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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine sich selbst ausrichtende Messerkörpernabe
zur Verwendung in einem Unterwassergranulator, die mit einer Antriebswelle
verbindbar ist und es Messerklingen an der Messerkörpernabe
ermöglicht,
sich an einem Abschlagkopf an einem Extrusionsdüsenteller auszurichten und
sich parallel zu diesem zu bewegen.
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Unterwassergranulatoren
zur Herstellung von Pellets aus Kunststoff durch Einsatz einer Extrusionsdüse mit Öffnungen,
durch die eine Polymerschmelze durch einen Abschlagkopf extrudiert
wird und von Messerklingen erfaßt
wird, die auf einer drehbaren Messerkörpernabe befestigt sind und
von einer Antriebswelle angetrieben werden, sind wohlbekannt. Eines
der Probleme, die bei gegenwärtig verwendeten
Anlagen auftreten, ist die Notwendigkeit, die Messer und den Abschlagkopf
in entsprechend ausgerichteter Anordnung zu halten, so daß sich die
Schneiden der Klingen an der Messerkörpernabe in sehr enger paralleler
Anordnung im Verhältnis
zu dem Abschlagkopf bewegen, um den extrudierten Kunststoff zu Pellets
zu zerschneiden, wenn dieser aus den Öffnungen in dem Extrusionsdüsenteller
herausgedrückt
wird. Die folgenden US-Patente, deren Inhaber der Abtretungsempfänger dieser
Anmeldung ist, betreffen Unterwassergranulatoren, Messerkörpernabenanordnungen
und Konstruktionen zur Positionierung der Messer und der Mes serkörpernabe
in dem gewünschten
Verhältnis
zu dem Abschlagkopf an dem Düsenteller.
| US 4,123,207 | US 4,621,996 |
| US 4,251,198 | US 4,728,276 |
| US 4,500,271 | US 5,059,103 |
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In
den oben aufgezählten
Patenten und den in diesen Patenten angegebenen Referenzdokumenten,
die hier mit einbezogen werden, werden zwar verschiedene Konstruktionen
von Unterwassergranulatoren und Elemente derselben offenbart, doch wird
darin keine sich selbst ausrichtende Messerkörpernabe offenbart.
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In
der
US 3,196,487 werden
eine federvorgespannte Nabe und eine Klingenanordnung an einem Granulator
offenbart, in dem der radiale Spielraum zwischen den Keilnuten eines
Keilwellenantriebs ein begrenztes Maß an Ausrichtung der Schneidmesser des
Messerkörpers
mit dem Abschlagkopf zuläßt. In der
US 5,146,831 wird eine Schnelltrennkupplung zwischen
der Messerkörpernabe
und der Welle zusammen mit einem Werkzeug zur Verwendung beim Verbinden
und Trennen der Nabe von der Welle offenbart. Die
US 1,916,442 und
US 3,176,477 betreffen Universaldoppelgelenke,
durch die eine Kraft zwischen wellen übertragen werden kann, die
im Winkel zueinander angeordnet sind. Das Verhältnis zwischen den Elementen
in den Universalgelenken ist jedoch nicht das gleiche wie das Verhältnis zwischen den
Elementen bei dieser Erfindung.
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Aus
der
DE 1 811 493 B1 ist
ein Messerkopf für
einen Granulator bekannt, der über
einen Balg axial gegen die Lochplatte zustellbar ist. Über aus reibfestem
Material bestehende Scheiben, die zwischen dem Messerkopf und der
Lochplatte angeordnet sind, wird der Abstand der Schneidmesser von der
Lochplatte konstant gehalten. Der Ausgleich von Winkelversatz zwischen
Messerkopf und Lochplatte ist jedoch nicht vorgesehen. Weiterhin
zeigt die
US 4,500,271 einen
Messerkopf für
einen Unterwassergranulator, der radial und axial eine manuelle
Verstellung zwischen Messerkopf und Lochplatte zuläßt. Eine
Selbsteinstellung ist jedoch nicht vorgesehen.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfach zu montierende,
sich selbst ausrichtende Messerkörpernabe
für einen
Unterwassergranulator zu schaffen, die die Messerklingen an der Messerkörpernabe
in die Lage versetzt, selbst eine optimale parallele Anordnung in
bezug auf den Abschlagkopf eines Extrusionsdüsentellers in dem Granulator
zu finden, um den extrudierten Kunststoff wirkungsvoll zu Pellets
zu zerschneiden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
sich selbst ausrichtende Messerkörpernabe
gemäß Anspruch
1 gelöst.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die
sich selbst ausrichtende Nabe weist also insbesondere ein Einsatzstück auf,
das an dem Ende einer Antriebswelle anbringbar ist, wobei das Einsatzstück eine
näherungsweise
kugelförmige
Außenfläche aufweist,
die mit einer ebenfalls näherungsweise
kugelförmigen
Innenfläche
oder Bohrung in der Messerkörpernabe
zusammenpaßt.
Die Innenfläche
der Messerkörpernabe
weist längsgerichtete Ausnehmungen
auf, die sich in Richtung zu einem Rand derselben erstrecken und
das Einbringen des Einsatzstücks
ermöglichen,
wenn das Einsatzstück in
einem Verhältnis
von 90° zu
der Fläche
des Messerkörpernabe angeordnet
wird, wobei das Einsatzstück
in die Innenfläche
bzw. Bohrung und die darin vorgesehenen Ausnehmungen eingeführt und
dann um 90° gedreht
werden, so daß es
parallel zu den Flächen
der Nabe zu liegen kommt. Dadurch wird das Einsatzstück in der
Innenseite der Bohrung in der Messerkopfnabe verriegelt, so daß es die
Elemente in zusammengefügtem
Zustand hält
und dennoch die Messerkörpernabe
in die Lage versetzt, sich allseitig in dem Bereich zu bewegen,
der von den zusammenpassenden, teilweise kugelförmigen Flächen begrenzt wird. Das Einsatzstück weist
dabei vorzugsweise diametral zueinander angeordnete Ausnehmungen
zur Aufnahme einer kugelförmigen
Kugel auf, die auch in spezielle Ausnehmungsanordnungen in der Innenfläche der
Messerkopfnabe eingebracht sind, um eine Antriebskraft von dem Einsatzstück auf die
Messerkörpernabe
zu übertragen,
wobei die kugelförmigen
Kugeln das Drehmoment von dem Einsatzstück, das fest auf der Antriebswelle
befestigt ist, auf die Nabe übertragen.
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Vorteilhafterweise
ist die Messerkörpernabe durch
ihre spezielle Befestigung auf der Antriebswelle in die Lage versetzt,
sich begrenzt allseitig in bezug auf die Rotationsachse der Antriebswelle
zu bewegen, wobei die Elemente in einer solchen Weise konstruiert
sind, daß die
Elemente der Messerkörpernabe
wirksam zusammengefügt
werden können.
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Dabei
weist die Nabe eine mittige Bohrung auf, die eine Innenseite bildet,
sowie ein Einsatzstück,
das in der Bohrung aufgenommen ist und fest an dem Ende einer Antriebswelle
angebracht ist, wobei die Innenseite der Nabenbohrung und die Außenseite
des Einsatzstücks
mit entsprechenden teilweise kugelförmigen Flächen versehen sind, die so
zusammenwirken, daß sie
eine allseitige Bewegung der Messerkörpernabe in bezug auf die Antriebswelle
ermöglichen.
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Vorteilhafterweise
ist das Einsatzstück
mit dem Ende der Antriebswelle verschraubt und weist ein Paar diametral
zueinan der angeordnete Ausnehmungen zur teilweisen Aufnahme von
kugelförmigen Kugeln
auf, die dazu dienen, das Antriebsmoment von der Antriebswelle auf
die Messerkörpernabe
zu übertragen.
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Dabei
kann die Innenseite der Messerkörpernabe
ein Paar sich diametral gegenüberliegende Ausnehmungen
aufweisen, die sich von einer Seitenfläche der Messerkörpernabe
aus nach innen erstrecken, jedoch nicht vollständig bis zum anderen Ende der
Messerkörpernabe
verlaufen, wobei die Ausnehmungen das Einbringen des Einsatzstücks und
der drehmomentübertragenden
Kugeln in die Bohrung ermöglichen,
wenn das Einsatzstück
in einem Verhältnis
von 90° zu
der Fläche
der Messerkörpernabe orientiert
wird, wobei das Einsatzstück
dann um 90° gedreht
wird, um die teilweise kugelförmigen
Flächen in
der Bohrung der Messerkörpernabe
und an der Außenfläche des
Einsatzstücks
miteinander in Eingriff zu bringen.
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Vorteilhafterweise
können
die Ausnehmungen in der Innenseite der Bohrung des Messerkörpers eine
mittig angeordnete Ausnehmung oder Nut aufweisen, die die drehmomentübertragenden
Kugeln beim Einbringen des Einsatzstücks aufnimmt, wobei das Einsatzstück in eine
Endposition gedreht wird, in der die drehmomentübertragenden Kugeln an Ort
und Stelle verriegelt werden und die Zusammenfügung des Einsatzstücks auf
der Antriebswelle durch einen Schraubengewindezusammengriff zwischen
der Antriebswelle und der Innenfläche des Einsatzstücks zustande
kommt.
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Die
Einzelheiten der Konstruktion und der Funktionsweise werden im folgenden
ausführlicher beschrieben,
wobei auf die beiliegenden Zeichnungen verwiesen wird, die Bestandteil
dieser Beschreibung sind, wobei gleiche Bezugszeichen durchweg gleiche
Teile bezeichnen.
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1 ist
eine Schnittansicht eines Granulators und stellt die sich selbst
ausrichtende Messerkörpernabe
in Verbindung mit weiteren Elementen eines Granulators dar.
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2 ist
eine Draufsicht auf die Messerkörpernabe
ohne die Schneidmesser und veranschaulicht die Orientierung der
Elemente der Nabe.
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3 ist
eine Schnittansicht in vergrößertem Maßstab längs der
Schnittlinie 3-3 von 2 und veranschaulicht die zusammenpassende
Anordnung der einander entsprechenden, teilweise kugelförmigen Flächen außen an dem
Einsatzstück
und innen in der durch die Messerkörpernabe führenden Bohrung.
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4 ist
eine Schnittansicht in vergrößertem Maßstab längs der
Schnittlinie 4-4 von 2 und veranschaulicht weitere
konstruktive Einzelheiten der sich selbst ausrichtenden Messerkörpernabe
einschließlich
der Ausnehmungen in der Messerkörpernabe.
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5 ist
eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, die die Konstruktion
der Messerkörpernabe
und des Einsatzstücks
sowie die Art und weise veranschaulicht, in der das Einsatzstück in die Bohrung
der Messerkörpernabe
eingebracht wird.
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In
den Zeichnungen stellt 1 die Konstruktion eines Unterwassergranulators
dar, in den die sich selbst ausrichtende Messerkörpernabe gemäß der vorliegenden
Erfindung eingebaut ist. Der Granulator weist ein Einlaßgehäuse 10 mit
einem Einlaßkanal 12 zur
Aufnahme einer Polymerschmelze aus weiter oben angeordneten Anlagen
auf. Die Polymerschmelze wird durch einen Kegelvorsprung 14 nach
außen
abgelenkt und strömt
in eine Vielzahl von Extrusionsöffnungen 16 in
einem Düsenteller 18. Der
Düsenteller 18 ist
mittels Befestigungsschrauben 20 oder dergleichen an dem
Einlaßgehäuse befestigt und
mit Heiz elementen 22 versehen, die in Höhlungen 24 in dem
Düsenteller
angeordnet sind. Der Düsenteller
weist einen Abschlagkopf 26 aus verschleißfestem
Material auf, der zusammen mit Wärmeübertragungsplatten 28 an
dem Düsenteller
angebracht ist. An dem Gehäuse
und dem Düsenteller
ist eine Schneidkammer befestigt, die allgemein mit dem Bezugszeichen 30 bezeichnet
ist und einen Einlaßkanal 32 für das Umlaufwasser
und einen Ablaßkanal 34 für das Wasser
und die Pellets aufweist. Die Schneidkammer besitzt einen Flansch 36,
der an dem Düsenteller
und dem Gehäuse
befestigt ist, sowie einen Flansch 38 am entgegengesetzten
Ende desselben, der eine geneigte Fläche 40 zum Zusammenwirken
mit einem ähnlichen
Flansch an einem mit einer Antriebseinheit verbundenen Einsatzstück aufweist.
Durch die Schneidkammer 30 verläuft eine Antriebswelle 42 und
und hält
und treibt eine Messerkörperanordnung 44 an,
die eine Nabe 46 und eine Vielzahl von Schneidmessern 48 aufweist,
deren Klingen mit dem Abschlagkopf 26 und der Austrittsstelle
der Düsen 16 zusammenwirken.
Die gesamte soeben beschriebene Konstruktion ist von herkömmlicher
Art, und die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere die Nabe 46 und
die Art und Weise, in der diese auf der Antriebswelle 42 befestigt
ist und von dieser zwecks Selbstausrichtung der Nabe und dadurch
der Schneidelemente 48 mit dem Abschlagkopf 26 gehalten
wird.
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Wie
in 2 dargestellt, weist die Messerkörperanordnung 44 eine
Vielzahl von Armen 50 mit Einschnitten 52 auf,
die die Messerklingen aufnehmen, die unter Anwendung herkömmlicher,
in die Gewindebohrungen 54 eingeschraubter Befestigungsvorrichtungen
befestigt sind, wie dies im Stand der Technik wohlbekannt ist. Die
Arme 50 sind einstückig mit
der mittigen Nabe 46 ausgebildet, die mit einem mit Außengewinde
versehenen, verkleinerten Endabschnitt 56 an der Antriebswelle 42 verbunden
ist. Die Nabe 46 ist mit einer axialen Bohrung 58 versehen,
die durch diese verläuft
und eine Innenseite aufweist, die teilweise kugelförmig ist
und mit dem Bezugszeichen 60 bezeichnet ist und in den 3 und 5 dar gestellt
ist. In der Bohrung 58 ist ein Einsatzstück 62 positioniert,
das eine durch dieses hindurchführende,
mit Innengewinde versehene Bohrung 64 zum Aufschrauben
auf das mit Gewinde versehene verkleinerten Ende 56 der
Welle 42 aufweist. Die Außenfläche des Einsatzstücks 62 ist
zum Teil kugelförmig,
ist mit dem Bezugszeichen 66 bezeichnet und in den 3–5 dargestellt,
wobei die Krümmung
der teilweise kugelförmigen
Flächen,
wie in 3 zu sehen ist, mit dem Durchmesser der teilweise
kugelförmigen
Flächen
an den Endrändern desselben
zusammenpaßt
oder diesem entspricht und eng mit diesem zusammenwirkt, und wobei
dieser kleiner ist als der Durchmesser an den mittigen Abschnitten
der teilweise kugelförmigen
Flächen.
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Die
zum Teil kugelförmige
Außenfläche 66 des
Einsatzstücks 62 ist
mit einem Paar einander diametral gegenüberliegender, im allgemeinen
halbkugelförmiger
Ausnehmungen 68 versehen, die von den Endrändern der
teilweise kugelförmigen
Fläche 66 gleich
weit entfernt sind, wie in den 4 und 5 zu
sehen ist. In jeder der halbkugelförmigen Ausnehmungen 68 befindet
sich eine kugelförmige Kugel 70.
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Die
Nabenbohrung 58 weist ein Paar einander diametral gegenüberliegender,
halbzylindrischer Ausnehmungen 72 auf, die an ihren inneren
Enden nahe an dem entgegengesetzten Ende der Bohrung 58,
jedoch im Abstand davon, und in einem teilweise kugelförmigen inneren
Ende 74 enden. Die Ausnehmungen 72 nehmen die
Kugeln 70 auf, die für
die Übertragung
des Drehmoments von der Welle 42 und dem Einsatzstück 62 auf
die Nabe 46 sorgen.
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Damit
das Einsatzstück 62 und
die Kugeln 70 in bezug auf die Bohrung 58 eingebracht
werden können,
weist die Bohrung 58 eine axiale Ausnehmung 76 auf,
die am Umfang in einem kurzen Abstand von den Rändern der Ausnehmung 72 verläuft und
an einem inneren Ende 78 endet, das sich in einem Abstand
von dem kugelförmigen
Abschnitt 74 der Ausnehmung 72 befindet. Die Ausnehmungen 76 sind vorgesehen,
damit die zum Teil kugelförmige
Fläche 66 des
Einsatzstücks 62 in
die Bohrung eingeführt werden
kann, wenn das Einsatzstück 62 in
senkrechter Lage zur Bohrung orientiert ist, wie in 5 veranschaulicht
ist. Die Kugeln 70, die in geeigneter Weise durch Einbringen
von Fett oder dergleichen in die Höhlungen 68 eingelegt
und dort festgehalten werden, werden in die Ausnehmungen 72 eingebracht,
wenn das zusammengefügte
Einsatzstück 62 in
die Bohrung 58 gebracht wird, bis die Kugeln 70 an einen
mittigen Punkt zwischen den beiden Enden der Bohrung 58 gelangen.
Nunmehr läßt sich
das Einsatzstück 62 um
90° in die
Bohrung 58 eindrehen, wobei die teilweise kugelförmigen Flächen 60 und 66 in
der in 3 dargestellten Weise eng mit der Krümmung der
Flächen 60 und 66 zusammenwirken,
die dazu dienen, das Einsatzstück 62 in
der Bohrung 58 zu halten und die Kugeln 70 in
den Ausnehmungen 68 und 72 festzuhalten.
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Die
Kugeln 70 übertragen
das Drehmoment, und die Flächen 60 und 66 versetzen
die Nabe 46 in die Lage, sich allseitig in bezug auf die
Antriebswelle zu drehen, wodurch die Messerkörpernabe und die Schneidmesser 48 parallel
und in einem geringen Abstand von dem Abschlagkopf orientiert werden können, um
den extrudierten Kunststoff zu Pellets zu zerschneiden. Wenn das
Einsatzstück
aus der in 5 dargestellten Position in
die in den 2–4 dargestellte
Position in die Messerkörpernabe
eingebaut ist, können
die Messerkörpernabe
und das Einsatzstück
auf der Antriebswelle 42 befestigt werden, indem das Innengewinde 64 mit
dem Außengewinde 56 zusammengeschraubt
wird, bis die in einem Ende des Einsatzstücks 62 ausgebildete axiale
Ausnehmung 80 das Schulterelement 82 am Ende der
Welle aufnimmt, wobei die zusammenpassenden kugelförmigen Flächen 62 und 66 auf
Grund des Abstands zwischen dem Umfang der inneren Ausnehmung 80 und
dem Umfang der Flächen 66 und 60 etwas
radial nach außen
orientiert sind. Dadurch kann sich die Messerkörpernabe allseitig auf dem
Ein satzstück 62 drehen.
Die Nabe und das mit dieser zusammengefügte Einsatzstück können von Hand
auf das Wellengewinde 56 aufgeschraubt werden, um das Einsatzstück und die
Nabe zu befestigen oder zu lösen.
Bei Bedarf kann ein Holzhammer benutzt werden, um leicht auf die
Nabe zu klopfen, um die Nabe festzuschlagen oder zu lockern. Die sich
selbst ausrichtende Nabe wurde zwar in Verbindung mit einer Messerkörperanordnung
für Unterwassergranulatoren
beschrieben, sie kann jedoch auch für andere Zwecke eingesetzt
werden, bei denen ein sich drehendes Element auf einer Welle befestigt
ist, damit sich das sich drehende Element mit einer zugehörigen Konstruktion
ausrichten kann.
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Die
obige Beschreibung soll lediglich als Veranschaulichung der Prinzipien
der Erfindung verstanden werden. Des weiteren soll die Erfindung,
da für die
Fachleute zahlreiche Modifikationen und Änderungen leicht erkennbar
werden, nicht auf die dargestellte und beschriebene spezielle Konstruktions- und
Funktionsweise beschränkt
werden, und demgemäß kann auf
alle geeigneten Modifikationen und Äquivalente zurückgegriffen
werden, die im Rahmen der Erfindung liegen.