DE2814535C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zerkleinern oder Granulieren von polymeren oder ähnlichem Material gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1. Die Erfindung bezieht sich damit allgemein auf die Zerkleinerung und Granulierung von Feststoffen und insbesondere auf ein feststehendes Schneid­ element, das hinsichtlich einer verbesserten Leistungsfähig­ keit modifiziert wurde.

Feste Werkstoffe, wie polymere Materialien, werden im allgemeinen in zerkleinerter oder granulierter Form transportiert und verkauft. Ein Hauptvorteil liegt darin, daß das Material in dieser Form ohne weiteres in eine Extrusionsvorrichtung oder dgl. zur nachfolgenden Weiterverarbeitung eingegeben werden kann. Darüber hinaus läßt sich das Material in dieser Form leicht volumenmäßig dosieren und durch Druck oder Unterdruck mittels Leitungen über kurze Wegstrecken befördern.

Von einer großen Anzahl an Vorrichtungen, mit denen festes Material, wie polymeres Material, in sehr kleine Stücke zerschnitten werden kann, erscheinen diejenigen besonders gut geeignet, die wenigstens ein feststehendes Schneid­ element oder ein Gegenmesser haben, das um den Schneidkreis von einem drehbaren Schneidelement angeordnet ist. Solche drehbaren Schneidelemente weisen häufig eine Vielzahl von Messern auf. Beispiele für derartige Vorrichtungen sind in den US-Patentschriften 36 61 332, 37 90 093 und 38 97 016 zu finden. Trotz der grundsätzlichen Leistungsfähigkeit dieser oder ähnlicher Vorrichtungen wird bei ihnen der wesentliche Nachteil festgestellt, daß die feststehenden Schneidelemente oder Gegenmesser gewöhnlich eine kurze Lebensdauer haben. Das bedeutet, daß diese Gegenmesser, die sowohl aus Konstruktions­ metallen und Legierungen aller Art als auch aus sehr harten Materialien, wie Keramik, gefertigt werden, nach wenigen Einsatztagen zum Schärfen oder gegebenenfalls vollständigen Austauschen entfernt werden müssen. Die durch das Schärfen und Austauschen bedingten Betriebsunterbrechungen führen zu einer beträchtlichen Verringerung des täglichen Ausstosses, was insbesondere in Anbetracht der heutigen Anforderungen an eine erhöhte Geschwindigkeit und verbesserte Leistungs­ fähigkeit bei allen Fertigungsstufen unerwünscht ist.

Hauptziel der Erfindung ist daher die Schaffung von einem verbesserten, mit einem drehbaren Schneidelement zusammen­ wirkenden Schneidelement für eine Vorrichtung zum Zerkleinern oder Granulieren von polymerem oder ähnlichem Material, das über viele Monate bis einige Jahre einsatzfähig ist, ohne daß es nachgeschärft werden muß.

Dieses Ziel wird unter Beseitigung der mit bekannten Vor­ richtungen verbundenen Nachteile erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei der in Rede stehenden Vorrichtung das feststehende Schneidelement aufweist:

• a) einen steifen Polyeder mit viereckigem Querschnitt und einer Ober- und Unterseite, Vorder- und Rückseite sowie zwei Seitenflächen, wobei der Polyeder einen im wesentlichen rechteckförmigen Schlitz hat, der sich von dem Schnittpunkt zwischen Ober- und Vorderseite in den Polyeder teilweise hinein- und längs der Polyederlänge von einer Seitenfläche zur anderen Seitenfläche erstreckt, wobei der Winkel zwischen dem Schnittpunkt von Oberseite des Polyeders und einer senkrecht zur Querschnittslängsachse des Schlitzes liegenden und durch den Schnittpunkt zwischen Ober- und Vorderseite des Polyeders gehenden Linie 20 bis 70° beträgt; und
• b) einen aus einem sehr harten Material, wie Keramik oder einem feuerbeständigem Werkstoff, gebildeten Einsatz, der im Schlitz so angeordnet ist, daß er sich der Konfiguration des Schlitzes anpaßt, wobei der Einsatz mit sämtlichen Oberflächen des Schlitzes verklebt ist, während die Ober­ flächen des Einsatzes, die aus dem Schlitz herausragen, so geschliffen sind, daß diese Oberflächen im wesentlichen zu den betreffenden Oberflächen an Ober- und Vorderseite des Polyeders fluchten.

Besonders vorteilhaft erwies sich, wenn der besagte Winkel zwischen dem Schnittpunkt von Oberseite des Polyeders und der senkrecht zur Querschnittslängsachse des Schlitzes liegenden und durch den Schnittpunkt von Ober- und Vorder­ seite des Polyeders gehenden Linie zwischen etwa 40 und 50° liegt und besonders vorteilhafterweise einen Wert von 45° hat.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische geschnittene Ansicht von einem erfindungsgemäß aufgebauten verbesserten fest­ stehenden Schneidelement,

Fig. 2 eine perspektivische schematische Ansicht des Schneidelementes nach Fig. 1, und

Fig. 3 eine schematische Ansicht von einer Vorrichtung zum Zerkleinern oder Granulieren von polymeren oder ähnlichem Material mit einem herkömmlichen drehbaren Schneidelement, das mit einem erfindungsgemäßen verbesserten feststehenden Schneidelement zusammen­ wirkt.

In Fig. 1 und 2 ist ein verbessertes feststehendes Schneidelement - 10 nach der Erfindung gezeigt. Das feststehende Schneidelement 10 umfaßt einen Polyeder 11 mit einer Ober- und Unterseite sowie einer Vorder- und Rückseite und zwei Seitenflächen. Das Polyeder 11 hat einen viereckigen Querschnitt und bei der ge­ zeigten Ausführungsform ist ein rechteckförmiger Querschnitt wiedergegeben. Andere viereckige Querschnittsgestalten, z. B. quadratförmige, können jedoch ebenfalls vorgesehen werden. Das Polyeder 11 besteht aus einem steifen Baumaterial, wie gewöhnlich verwendete Werkzeugmetalle und Legierungen, z. B. harte Werkzeugedelstähle. Um die Positionierung und Befestigung des feststehenden Schneidelementes 10 nahe dem sich drehenden Schneidelement, mit dem es zusammenarbeitet, zu erleichtern, ist in den Körper des Polyeders 11 von der Oberseite zur Unterseite nahe jeder Seitenfläche eine Bohrung 13 eingebohrt. In jede dieser Bohrungen 13 werden nicht gezeigte Bolzen einge­ setzt.

Ein nicht sichtbarer Schlitz von im wesentlichen rechteck­ förmigem Querschnitt erstreckt sich teilweise in das Polyeder 11. Dieser Schlitz wird nachfolgend vollständig von einem Einsatz 12 ausgefüllt, der einen identischen Querschnitt hat und auf den nachfolgend im Detail näher eingegangen wird. Der Schlitz erstreckt sich in das Polyeder vom Eckstoß zwischen Polyederober- und Vorderseite in das Polyeder hinein und von einer Seitenfläche des Polyeders zur anderen. Der genaue Betrag, um den sich der Schlitz in das Polyeder 11 hineinerstreckt, ist nicht kritisch, da sich der Umfang des Eindringens innerhalb weiter Grenzen bei zufriedenstellen­ den Ergebnissen ändern kann. Vorteilhafterweise ist die Eindringungslänge des Schlitzes in das Polyeder 11 wenigstens gleich der Höhe der Vorderseite des Polyeders 11.

Kritisch jedoch ist der Winkel, unter dem der Schlitz in das Polyeder 11 eindringt. Der Schlitz sollte so liegen, daß der Winkel α, wie nachfolgend definiert, einen Wert von etwa 20 bis 70° hat. Der Winkel α zeigt die Winkel­ beziehung zwischen der Oberseite des Polyeders 11 und einer senkrecht zur longitudinalen Querschnittsachse des Schlitzes liegenden und durch den Schnittpunkt von Oberseite und Vorderseite des Polyeders 11 gehenden Linie an. Es wurde festgestellt, daß ein Winkel α von etwa 40 bis 50°, insbe­ sondere 45°, besonders vorteilhaft ist.

In dem Schlitz, sich dessen Konfiguration anpassend, befindet sich der Einsatz 12, der aus einem Hartmetall, z. B. eines der bekannten und häufig verwendeten keramischen oder wärme­ festen Materialien, besteht. Hierbei handelt es sich um sehr harte Werkstoffe mit einem sehr geringen Reibungs­ koeffizient. Vor Anordnung des Einsatzes 12 in den Schlitz wird Öl oder eine andere Oberflächenverun­ reinigung von Schlitz und Einsatz 12 entfernt, indem auf diese Teile eine Reinigungslösung, z. B. Aceton, aufgegeben wird. Dieser Reinigungsbehandlung folgt eine gleichmäßige Aufgabe von einer dünnen Schicht aus einem herkömmlichen wärmebe­ ständigen oder keramischen Klebstoff auf die gesamte Oberfläche von sowohl Schlitz als auch Einsatz 12. Dann wird der Einsatz 12 in den Schlitz eingelegt und vor- und zurückbewegt, um die Be­ seitigung von Luftblasen zu gewährleisten und eine gleich­ mäßige Bedeckung sowie optimale Haftung zu erhalten. Nach dem Aushärten bei Raumtemperatur über eine Zeitdauer von 24 Stunden werden die aus dem Schlitz herausragenden Flächen des Einsatzes 12 so geschliffen, daß sie im wesentlichen zu den betreffenden Flächen an der Ober- und Vorderseite des Polyeders 11 fluchten. Das feststehende Schneidelement 10 ist nunmehr bereit zur Anordnung bei einem drehbaren Schneid­ element in einer Vorrichtung zum Zermahlen oder Granulieren von polymerem oder ähnlichem Material, wofür ein Beispiel nachfolgend beschrieben wird.

Fig. 3 zeigt eine Granuliervorrichtung 100 mit einer ein drehbares Schneidelement 16 haltenden Trägereinrichtung 14. Das Schneid­ element 16 ist drehbar nahe dem Einlaß 15, durch den das polymere oder ähnliche Material vorzugsweise in Form von seilartigen Strängen oder in Spaghettiform eingeführt wird, angeordnet. Ein modifiziertes feststehendes Schneidelement 10 nach der Erfindung ist an der Trägereinrichtung 14, wie dar­ gestellt, nahe dem drehbaren Schneidelement 16 angeordnet und befestigt. Die freien Enden der Vielzahl von Messern 17 am drehbaren Schneidelement 16 stehen vom Einsatz 12 des feststehenden Schneidelementes 10 in einem Spaltabstand, der entsprechend der gewünschten Granulier- oder Zerkleinerungs­ größe gewählt wird. Die Antriebseinrichtung für das drehbare Schneidelement 16 umfaßt einen ebenfalls an der Träger­ einrichtung 14 befestigten Elektromotor 18, der über eine Riementransmission 19 eine Welle antreibt, die wiederum über Riemen­ transmissionen 20 und 21 das Schneidelement 16 in Drehbewegung versetzt. Stränge aus dem polymeren oder ähnlichen Material, die in den Einlaß 15 eingeführt wurden und durch den Spalt zwischen der Vielzahl von Messern 17 am drehbaren Schneid­ element 16 und der äußeren Oberfläche des Einsatzes 12 am modifizierten erfindungsgemäßen Schneidelement 10 gelangen, werden in Granulatkörner oder kleine Partikel abgeschert. Diese abgescherten Teile werden in einer Haube 22 eingeschlossen und durch diese in eine nicht gezeigte Sammeleinrichtung zur Akkumulation und abschließenden Ablagerung gerichtet.

Eine Vorrichtung, die im wesentlichen identisch zu der in Fig. 3 gezeigten und zuvor beschriebenen war, wurde über 28 Monate betrieben, ohne daß die Vorrichtung abgeschaltet werden mußte, um entweder das verbesserte erfindungsgemäße fest­ stehende Schneidelement 10 zu schärfen oder zu ersetzen.

Claims (2)

1. Vorrichtung zum Zerkleinern oder Granulieren von einem polymeren oder ähnlichen Material mit einem drehbaren Schneid­ element und einem damit zusammenwirkenden feststehenden Schneid­ element, dadurch gekennzeichnet, daß das feststehende Schneidelement (10) aus einem steifen Polyeder (11) mit viereckigem Querschnitt und einer Ober- und Unterseite, Vorder- und Rückseite sowie zwei Seitenflächen und einem Ein­ satz (12) aus einem keramischen Material besteht, wobei der Polyeder einen im wesentlichen rechteckförmigen Schlitz hat, der sich in den Polyeder von der Stoßkante zwischen Ober- und Vorderseite hinein und längs der Polyederlänge von einer Seitenfläche zur anderen Seitenfläche erstreckt, wobei die Oberseite des Polyeders und eine senkrecht zur Querschnittslängsachse des Schlitzes liegende und durch den Schnittpunkt von Oberseite und Vorderseite des Polyeders gehende Linie zwischen sich einen Winkel (α) von etwa 20 bis 70° einschließen und der im Schlitz angeordnete, sich dessen Konfiguration anpassende Einsatz mit allen Oberflächen des Schlitzes verklebt ist, während die aus dem Schlitz heraus­ ragenden Oberflächen des Einsatzes so geschliffen sind, daß diese Oberflächen im wesentlichen mit den betreffenden Ober­ flächen an der Ober- und Vorderseite des Polyeders fluchten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Winkel (α) zwischen etwa 40 und 50° liegt.