DE2444839C3

DE2444839C3 - Granuliervorrichtung für Kunststoffe

Info

Publication number: DE2444839C3
Application number: DE2444839A
Authority: DE
Inventors: Yoshihiru Hidaka; Masao Nagahara; Masateru Tatsudan; Minoru Yoshida
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1974-01-08
Filing date: 1974-09-19
Publication date: 1978-11-16
Also published as: NL166421B; NL166421C; ES430693A1; ES450308A1; FR2256812B1; JPS50100155A; JPS5646966B2; IT1022534B; DE2444839A1; US3912434A; DE2444839B2; NL7413483A; GB1471702A; FR2256812A1; SU538654A3; BE821109A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Granuliervorrichtung für Kunststoffe, bestehend aus einer mehrere Düsen aufweisenden Lochplatte und einem über die Austrittsfläche der Lochplatte rotierenden, mehrere Messer aufweisenden und in bezug auf die Austrittsfläche in axialer Richtung mittels einer Verstelleinrichtung fein verstellbaren Schneidkopf, wobei Lochplatte und Schneidkopf in einen Stromkreis eingeschlossen sind, in dem sich ein einen Kontakt zwischen Messer und Lochplatte anzeigendes Meßinstrument befindet, in Abhängigkeit von dessen Meßergebnis die Verstelleinrichtung entsprechend einem vorgegebenen Verstellwert betätigbar ist.

Da sich bei einer Granuliervorrichtung für Kunststoffe die Stellung der Messer, die die aus den Düsen extrudierten Plastikstränge schneiden, allmählich gegenüber der Anfangseinstellung verändert, weil während des Betriebs der Vorrichtung ein gewisser Verschleiß der Messerkanten unvermeidbar ist, werden Form und Abmessungen der von den Messern abgeschnittenen Pellets mit der Zeit unregelmäßig.

Zur Erzielung von gut geformten und dimensionierten Pellets müssen die Messer in einer vorgegebenen Stellung gegenüber der Lochplatte gehalten werden, d. h., die Messer müssen immer mit einem vorgegebenen Druck gegen die Lochplattenoberfläche gedrückt werden, oder es muß ein vorgegebener Spalt während des Betriebs der Vorrichtung zwischen Messern und Lochplatte erhalten bleiben.

Zum Einhalten eines genauen Abstandes zwischen der Lochplatte und den Messern ist schon eine Granuliervorrichtung der eingangs beschriebenen Art

bekanntgeworden (DE-OS 19 59 507).

Bei dieser bekannten Anordnung wird der Stromkreis geschlossen, wenn die Messer die Lochplatte oder der Schneidkopf eine zur Lochplatte ortsfeste Bezugsebene berühren, was durch ein Meßinstrument angezeigt wird, das in den Stromkreis eingeschlossen ist Mit dieser Anordnung läßt sich nur feststellen, ob ein Kontakt zwischen Messer und Lochplatte vorliegt oder nicht Die Anzeige eines Kontaktes macht aber keinerlei differenzierte Aussage, ob z. B. nur eines von einer Anzahl Messer oder alle Messer wirklich die Lochplatte berühren.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Granuliervorrichtung der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß sie eine differenzierte Anzeige über die Art der Berührung zwischen Messer und Lochplatte und damit eine genauere Überwachung der Stellung der Messer gegenüber der Lochplatte und eine feinere Nachstellung der Messer erlaubt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß zwischen den Düsen mehrere gegenüber ihrer Umgebung elektrisch isolierte, an einem Ende mit der Oberfläche der Lochplatte fluchtende Elektroden eingebettet sind und daß die Verstelleinrichtung über einen Signalwandler in Abhängigkeit von der Frequenz der diesem bei einem Kontakt zwischen Messer und Elektroden zugeführten Impulse betätigbar ist, wobei zur Steuerung des vorgegebenen Verstellwertes ein den Verstellweg messender Detektor und ein dessen Meßwert mit dem vorgegebenen Verstellwert vergleichender Zählkreis vorgesehen ist

Der Detektor ist zweckmäßig ein von der Verstellvorrichtung betätigbarer Näherungsschalter.

Die erfindungsgemäße' Kontaktanordnung, durch die

eine Änderung der Frequenz der Überwachungsimpulse, die während des Betriebs ständig erzeugt werden, sofort als Meldung eines Fehlers im Bereich der Lochplatte und Messer erfaßt wird, ermöglicht eine ständige automatische und sehr fein reagierende Einstellung der Stellung der Messer gegenüber der Lochplatte, wodurch erreicht wird, daß gleichmäßig dimensionierte und geformte Kunststoffpellets während einer langen Standzeit der Granuliervorrichtung hergestellt werden können.

Die Erfindung wird durch ein Ausführungsbeispiel, das in der Zeichnung dargestellt ist, im folgenden näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Granuliervorrichtung, überwiegend in Schnittdarstellung,

F i g. 2 einen Teilschnitt der Einzelheit innerhalb des gestrichelten Kreises 11 in F i g. 1,

F i g. 3 einen Querschnitt durch die Vorrichtung längs der Linie HI-III in F i g. 1
Fig.4 ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Einstellung der Anzahl der Umdrehungen der Verstellvorrichtung,

F i g. 5 ein Blockschaltbild eines in F i g. 1 gezeigten Signalwandlers, und

Fig.6 ein Zeitdiagramm zur Arbeitsweise der Vorrichtung nach den F i g. 1 bis 3.

Die F i g. 1 bis 3 zeigen Messer 1, deren Messerkanten die Kunststoffstränge schneiden, die durch die Düsen 16 einer Lochplatte 3 eines Kunststoffextruders gedrückt werden. Die geschnittenen Pellets gelangen in den

^h5 Strom des die Pellets führenden Förderwassers, das nach oben durch ein Unterwassergranuliergehäuse 24 einer Granuliervorrichtung fließt, so daß durch das umgebende Wasser eine Kühlung und Verfestigung der

Pellets eintritt

Die Messer 1 sind an einem Schneidkopf 6 gegenüber tier Fläche der Lochplatte 3 auf geeignete Weise angebracht Der Schneidkopf 6 ist seinerseits auf ein Ende einer Messerwelle 2 montiert, in dem die hohle, zylindrische Welle des Schneidkopfes 6 in die zylindrische Ausnehmung der Messerwelle 2 eingesetzt und der Schneidkopf 6 durch eine Einstellschraube 6' gesichert ist, die durch eine Bohrung in der Mitte des Schneidkopfs 6 geht wobei der Schneidkopf 6 axial verschiebbar si die Vertiefung der Messerwelle 2 montiert ist und gewöhnlich in seiner vorderen Endstellung durch eine Zylinderfeder 6" federnd gehalten ist so daß die axiale Bewegung des Schneidkopfes 6 gegenüber der Lochplatte 3 durch den '⁵ Kopf der Einstellschraube 6' gemäß F i g. 2 begrenzt ist

Die Messerwelle 2 ist in einer Lagerbüchse 22 gelagert und mit dieser über einen Gleitkeil 21 und eine Keilnut verbunden, so daß sie sich mit ihr zusammen dreht und dabei axial gegenüber der Lagerbüchse 22 verschiebbar ist wenn ein Schublager 26, das das dem Schneidkopf 6 abgewandte Ende der Messerwelle drehbar lagert, verschoben wird. Das Schublager 26 ist in einem Zylinder 26' verschiebbar, der mit einem Ende eines Getriebegehäuses 27 aus einem Stück besteht, das an dem Unterwasserschneidgehäuse 24 festgemacht ist, und der mit einem Kolben 13 eines Druckluftzylinders 13' über dessen Kolbenstange verbunden ist, die durch die Stirnwand des Zylinders 26' geht, während der Druckluftzylinder 13' an der Stirnwand des Zylinders 26' festgemacht ist.

Wenn der Kolben 13 unter der Wirkung des Druckluftzylinders 13' auf die Lochplatte 3 zubewegt wird, bewegt sich auch der Schneidkopf 6 bis über das Schublager 26, so lange auf die Lochplatte 3 zu, bis die Schulter 30 der Messerwelle 2 auf die Schulter 31 trifft, die sich an der Büchse 22 in der Nähe des Endes befindet, das dem Schublager 26 abgewandt ist.

Die die Messerwelle tragende Lagerbuchse 22 ist in einer Zwischenlagerbuchse 7 drehbar gelagert, die eine *o hohlzylindrische Form besitzt mittels zweier Kugellager 7'. Die Zwischenlagerbuchse 7 ist in einem zylindrischen Raum im Getriebegehäuse 27 untergebracht, das mit zwei parallelen Stirnwänden versehen ist und etwas kürzer ist als die Strecke zwischen den beiden Stirnwänden des zylindrischen Raums, wodurch dazwischen ein Spalt bleibt so daß die Zwischenlagerbuchse 7 mit dem Getriebegehäuse 27 über einen Keil 28 und eine Keilnut so verbunden ist, daß die Zwischenlagerbuchse 7 axial verschiebbar ist, wobei ihre Rotation durch den Keil 28 verhindert wird. Die Zwischenlagerbuchse 7 besitzt ein Außenfeingewinde 29, das mit einem entsprechenden Innengewinde der Bohrung einer zylindrischen Nabe eines Schneckenrades 8 kämmt, das in dem zylindrischen Raum üb ^r zwei Kugellager 8' drehbar gelagert ist. Das Schneckenrad 8 steht mit einer Schnecke 9 in Eingriff, die im Getriebegehäuse 27 drehbar gelagert ist. Die Schnecke 9 steht über eine Reibkupplung 23 mit einem Elektromotor 10 in Verbindung, der gemäß F i g. 3 an *>o einem Teil des Getriebegehäuses 27 anmontiert ist. Der Motor 10 läßt sich über eine Schalttafel 18 in beide Drehrichtungen schalten. Wenn die Schnecke 9 vom Motor 10 über die Reibkupplung 23 gedreht wird, dreht sich auch das Schneckenrad 8, so daß die Zwischen- ^h> lagerbuchse 7 zusammen mit der Lagerbuchse 22 für die Messerwelle über den Schraubeneingriff zwischen diesen relativ langsam axial verschoben wird, wobei der Spalt zwischen den Stirnflächen der Zwischenlagerbuchse 7 und der Oberfläche der Stirnwände des zylindrischen Raums gleich Null wird, da die Drehung der Zwischenlagerbuchse 7 durch den Eingriff von Keil 28 und Keilnut verhindert wird. Der Spalt zwischen den Stirnflächen der Zwischenlagerbuchse 7 und den Oberflächen der Stirnwände des zylindrischen Raums des Getriebegehäuses 27 wird jedoch vorzugsweise zu etwa 5 mm gewählt

An einem Ende der Lagerbuchse 22 der Messerwelle ist eine Riemenscheibe 11 festgemacht die über Riemen 12 von einem in der Zeichnung nicht dargestellten Motor angetrieben wird.

Die gegenseitige Stellung von Schublager 26, Lagerbuchse 22 für die Messerwelle 2 und Zwischenlagerbuchse 7, wird vorzugsweise so gewählt daß, nachdem der Motor 10 in entgegengesetzter Richtung gelaufen ist bis die Reibkupplung 23 betätigt wird, d. h. bis die Zwischenlagerbuchse 7 ihre rückwärtige Einstellung erreicht hat und gegen die Oberfläche der hinteren Stirnwand des zylindrischen Raums des Getriebegehäuses 27 schlägt und die Messerwelle 2 gegen die Lochplatte 3 bewegt wird, durch das Schublager 26, durch die Wirkung des Druckluftzylinders 13', die Messer 1 nicht mit der Oberfläche der Lochplatte 3 in Kontakt kommen, sondern daß ein Spalt von etwa 3 mm bleibt.

Der Druckluftzylinder 13' ist an eine Druckluftbetätigungseinheit 19 angeschlossen, die in an sich bekannter Weise ausgeführt sein kann, z. B. mit elektromagnetischen Ventilen zur Änderung der Druckluftrichtung, mit Geschwindigkeitsregelventilen, Druckregelventilen, Filter, Schmiereinrichtungen usw.

Das Schneckenrad 8 wirkt mit einem Detektor 14 für die Drehzahl zusammen. Hierzu sind an seinem äußeren Umfang ein oder zwei Vorsprünge vorgesehen, beispielsweise am vorderen Abschnitt, die den Detektor 14 bei jeder Diehung oder bei jeder Teildrehung des Schneckenrades 8 betätigen und ein elektrisches Impulssignal auf einen Zählkreis 17 für die Anzahl der Umdrehungen geben, über eine entsprechende elektrische Verbindung. Der Detektor 14 für die Anzahl der Umdrehungen kann ein kommerziell erhältlicher Näherungsschalter sein.

Der Zählkreis 17 für die Anzahl der Umdrehungen ist ein sogenannter voreinstellbarer Auf- und Abwärtszähler und kann in bekannter Weise ausgeführt sein und beispielsweise elektronische Elemente, wie etwa Transistoren, Speicherelemente usw. enthalten.

Ein typisches Blockschaltbild eines Zählkreises 17 für die Anzahl der Umdrehungen ist in Fig.4 dargestellt und umfaßt vor allem einen Auf- und Abwärtszähler 40, eine digitale Anzeige 41, einen digitalen Komparator 42, einen digitalen Schalter 43, einen Druckknopf 44 und einen monostabilen Multivibrator 45. Der Zählkreis 17 für die Anzahl der Umdrehungen erhält die elektrischen Impulssignale vom Detektor 14 entsprechend der Anzahl von Umdrehungen des Schneckenrades 8 zur Zählung, wobei, wenn der voreingestellte Zählerstand erreicht ist, ein elektrisches Signal auf die Bedienungstafel 18 gegeben wird, das den Motor 10 abschaltet.

In die Lochplatte 3 sind eine Anzahl von Elektroden 4 auf dem gleichen Umkreis wie die Düsen 16 eingebettet und durch Isoliermaterial 15, beispielsweise Keramik, getrennt, wobei die Oberfläche an einem Ende jeder Elektrode 4 mit der Oberfläche der Lochplatte 3 fluchtet, während das andere Ende zum Anschluß einer elektrischen Leitung zur Verfugung steht. Die Drähte

von den Elektroden 4 und von einem Anschluß 25 an dem Unterwasserschneidgehäuse 24 sind paarweise mit einem Signalwandler 5 verbunden.

Der Signalwandler 5 gibt kontinuierlich elektrische Signale nur dann zur Bedienungstafel 18, wenn die Messer 1 die Stirnflächen der Elektroden 4 berühren, d. h. wenn die Messer 1 Kontakt mit der Oberfläche der Lochplatte 3 haben.

Da die Messer 1 durch die Messerwelle 2 normalerweise mit hoher Drehzahl angetrieben werden, erhält man, wenn die Messer 1 die Elektroden 4 bzw. die Oberfläche der Lochplatte 3 berühren, elektrische Signale der Elektroden 4 in Form von Impulsen. Der Signalwandler 5 kann in bekannter Weise ausgeführt sein, beispielsweise mit einer Formerschaltung 50 für den Kurvenverlauf, mit einer Zeitbegrenzungsschaltiing 51, mit einer Schmitt-Triggerschaltung 52 und einer Ausgangsschaltung53, wie in Fig.5 als Blockschaltbild gezeigt.

Der Signalwandler 5 wirkt so, daß solange wie die Zeitintervalle der elektrischen Impulssignale von den Elektroden 4 kleiner sind als ein bestimmtes, gewähltes Zeitintervall, kontinuierlich elektrische Ausgangssignale abgegeben werden, während, wenn die Zeitintervalle dieses gegebene Zeitintervall überschreiten, die elektrischen Ausgangssignale nicht mehr abgegeben werden. Der Wandler transformiert somit die Berührung der Messer 1 mit der Lochplatte 3 in elektrische Impulssignale um.

Die Bedienungs- oder Schalttafel 18 kann ebenfalls in bekannter Weise ausgeführt sein und beispielsweise eine Gruppe von Betätitungsschaltern 20, Anzeigelampen, elektromagnetische Relais, Zeitgeber usw. enthalten und ist elektrisch mit dem Signalwandler 5, dem Zählkreis 17 für die Anzahl der Umdrehungen, mit dem Elektromotor 10, der Druckluftbetätigungseinheit 19 usw. verbunden.

Während des Betriebes läuft der Motor 10 zur Einstellung der Messer 1 gegenüber der Oberfläche der Lochplatte 3 zunächst in entgegengesetzter Richtung, wie über die Schalter 20 an der Bedienungstafel 18 eingeschaltet, so daß die Zwischenlagerbuchse 7 in ihre hinterste Stellung zurückgezogen wird. Darauf werden die Messer 1 zusammen mit der Messerwelle 2 gegen die Lochplatte 3 bewegt, indem der Kolben 13 des Druckluftzylinders 13' unter der Wirkung der Druckluftbetätigungseinheit 19 verschoben wird, die über die Schaltergruppe 20 auf der Bedienungstafel 18 geschaltet wird, während die Messerwelle 2 durch die Lagerbuchse 22 angetrieben wird. Die Messer 1 bewegen sich auf die Oberfläche der Lochplatte 3 zu, bis die Schulter 30 der Messerwelle 2 auf die Schulter 31 der Lagerbuchse 22 der Messerwelle trifft, wenn sich die Messer 1 in einem Abstand von etwa 2 mm vor der Oberfläche der Lochplatte 3 befinden.

Danach wird der Motor 10 über die Schalter 20 der Tafel 18 auf positive Drehrichtung umgeschaltet, so daß die Schnecke 9 das Schneckenrad 8 relativ langsam dreht was zur Vorwärtsbewegung der Zwischenlagerbuchse 7 auf die Lochplatte 3 zu führt, infolge des Eingriffs zwischen dem Schneckenrad 8 und der Zwischenlagerbuchse 7, jedoch mit noch geringerer Geschwindigkeit Mit dieser geringeren Geschwindigkeit werden die Messer 1 auf die Lochplatte 3 so lange zubewegt, bis sie die Stirnflächen der Elektroden A berühren, was durch den Signalwandler 5 erfaßt wird der elektrische Signalimpulse auf die Bedienungstafel Ii gibt, die wiederum den Zählkreis 17 für die Anzahl dei Umdrehungen betätigt, so daß der Detektor 14 für die Anzahl der Umdrehungen elektrische Impulssignale abgibt, entsprechend der Anzahl der Umdrehungen de: Schneckenrades 8. Der Zählkreis 17 für die Anzahl dei

ίο Umdrehungen zählt dann die elektrischen Impulssignale vom Drehzahldetektor und gibt nach Erreichen de« Wertes der Anzahl der eingestellten Umdrehung de; Schneckenrades 8, die zuvor entsprechend der gewünschten Druckkraft der Messer 1 auf die Lochplatte 3 unter der Wirkung der Schraubenfeder 6' eingesteüi wurde, ein elektrisches Signal auf die Bedienungstafel If zur Abschaltung des Motors 10.

Die Schraubenfeder 6' im Schneidkopf 6 drückt die Messer 1 federnd gegen die Lochplatte 3. Da in dieserr Fall die Messer 1 gewöhnlich mit hoher Geschwindigkeit rotieren, erhält der Signalwandler 5 von der Elektroden 4 elektrische Signalimpulse von entsprechend kurzer Zeitdauer, unter einem voreingestellter Wert, und der Signalwandler 5 gibt weiter Ausgangssi· gnale zur Bedienungs- oder Steuertafel 18 so lange wie die Messer 1 die Lochplatte 3 berühren.

Im Laufe des Betriebs der Granuliervorrichtung nutzen sich die Kanten der Messer 1 infolge dei Reibung an der Oberfläche der Lochplatte 3 ab, bis die Wirkung der Schraubenfeder 6' am Schneidkopf 6 se klein wird, daß der Kurzschluß zwischen den Messern 1 und den Elektroden 4 beeinträchtigt wird. Das Zeitintervall der elektrischen Impulssignale von der Elektroden 4 zum Signalwandler 5 schwankt dadurch und überschreitet schließlich, wenn der Verschleiß dei Kanten der Messer 1 weiter fortschreitet, das derr Signalwandler 5 vorgegebene Zeitintervall, so daC dieser keinen Ausgangssignalimpuls mehr zur Steuertafel 18 gibt, so daß die Steuertafel 18 den Motor 10 ir normaler Drehrichtung einschaltet, wodurch die Stel lung der Messer 1 gegenüber der Lochplatte 3 wiedei durch ein Verfahren ähnlich dem oben beschriebener auf den Anfangswert eingestellt wird.

Somit wird der Anfangszustand zwischen der Messern 1 und der Lochplatte 3 unabhängig vorr Verschleiß der Kanten der Messer 1 automatisch aufrechterhalten, so daß die Granuliervorrichtung übei eine lange Betriebszeit Pellets von gleichförmiger Güte herstellen kann.

so F i g. 6 zeigt ein typisches Zeitdiagramm zum Betriet der Vorrichtung. Man erkennt den Betrieb und der Stillstand des Motors 10 und des Druckluftzylinders 13 zusammen mit der Ein- und Ausschaltung de; Signalwandlers 5, den Detektor 14 und den Zählkreis 1/ für die Anzahl der Umdrehungen, abhängig von dei Stellung 1 gegenüber der Lochplatte 3.

Die obige Beschreibung bezieht sich darauf, daß di< Messer 1 mit einer bestimmten Druckkraft auf di< Lochplatte 3 gedrückt werden. Die Messer 1 könnet

W) jedoch auch mit einem bestimmten Spalt gegenüber dei Lochplatte 3 eingestellt werden, und zwar durd entsprechende Justierung des Zählkreises 17 für di< Anzahl der Umdrehungen und der Steuertafel 18.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Granuliervorrichtung für Kunststoffe, bestehend aus einer mehrere Düsen aufweisenden Lochplatte und einem Ober die Austrittsfläche der Lochplatte rotierenden, mehrere Messer aufweisenden und in bezug auf die Austrittsfläche in axialer Richtung mittels einer Verstelleinrichtung fein verstellbaren Schneidkopf, wobei Lochplatte und Schneidkopf in einen Stromkreis eingeschlossen sind, in dem sich ein einen Kontakt zwischen Messer und Lochplatte anzeigendes Meßinstrument befindet, in Abhängigkeit von dessen Meßergebnis die Verstelleinrichtung entsprechend einem vorgegebenen Verstellwert betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Düsen (16) mehrere gegenüber ihrer Umgebung elektrisch isolierte, an einem Ende mit der Oberfläche der Lochplatte (3) fluchtende Elektroden (4) eingebettet sind und daß die Verstelleinrichtung (7 bis 10) über einen Signalwandler (5) in Abhängigkeit von der Frequenz der diesem bei einem Kontakt zwischen Messer und Elektroden zugeführten Impulse betätigbar ist, wobei zur Steuerung des vorgegebenen Verstellwertes ein den Verstellweg messender Detektor (14) und ein dessen Meßwert mit dem vorgegebenen Verstellwert vergleichender Zählkreis (17) vorgesehen ist.

2. Granuliervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (14) ein von der Verstelleinrichtung (7 bis 10) betätigbarer Näherungsschalter ist