-
-
an die Schmelz fläche herangeführt werden kann. Um dies zu
-
erreichen, sind Schmelztrommeln bekannt, die eine im Innern angeordnete
Heizvorrichtung aufweisen und an ihrer Außenseite Messer tragen, die in Bewegungskontakt
mit dem zu schmelzenden Material gebracht werden. is ist auch bekannt, zum Schmelzen
einen langsam drehenden beheizten Teller zu verwenden und das zu schmelzende Material
gegen die Telleroberfläche zu drücken. Dabei wird ständig die in Kontakt mit dem
Teller stehende Materialschicht abgeschmoLzen und nach außen gedrückt. Der Teller
dreht sich an einer Abstreichvorrichtung vorbei, die das auf ihm befindliche Schmelzgut
über den Tellerrand hinweg abstreift. Eine derartige Vorrichtung erlaubt keine größeren
Schmelzleistungen und beseitigt auch nicht die Gefahr von örtlichen Oberhitzungen
des Schmelzgutes.
-
Schließlich ist es auch bekannt, die zu schmelzenden Materialien durch
geheizte Roste hindurchiudrücken. Hierbei erfolgt keine schnelle Entfernung des
geschmolzenen Gutes von der Schmelzfläche. Die Wärmeverteilung ist schlecht, so
daß die Gefahr örtlicher Überhitzungen besteht.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art derart auszubilden, daß das Schmelzgut sich unmittelbar nach dem Schmelzen
selbsttätig von der Schmelzfläche entfernt, so daß neues Material an die Schmelzfläche
herangebracht werden kann und die Gefahr örtlicher Überhitzungen und Verbrennungen
des Schmelzguts vermieden wird.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die
Scheibe mit einer so hohen Drehzahl angetrieben
ist, daß das zu
schmelzende Material im geschmolzenen oder ungeschmolzenen Zustand auf ihr durch
die Zentrifugalkraft nach außen getrieben wird.
-
Auf diese Weise wird erreicht, daß ständig nur eine dünne Schicht
der Schmelze in innigstem Kontakt zur SchmelzElächc steht. Sobald das Material qeschmo1zen
ist, wird es selbsttAtig von der Schmelzfläche abtransportiert, so daß neues Material
im festen Zustand an die Schmelzfläche herangeführt wird. Durch die selbsttätige
Abführung des geschmolzenen Materials von der Schmelz fläche durch Fliehkrafteinwirkung
erfolgt eine automatische Regulierung der Wärmemenge. Sobald nämlich das Material
geschmolzen ist und keiner weiteren Erhitzung ausgesetzt werden darf, entfernt es
sich von der Schmelzfläche. Diese Selbstregulierung hat zur Folge, daß die Temperatur
der Scheibe weitgehend unkritisch ist und ihre Einhaltung keine große Genauigkeit
erfordert. Die rotierende Scheibe kann entweder flach oder strukturiert sein. Die
Form der Scheibe kann also in Abhängigkeit von den Eigenschaften des zu schmelzenden
Materials verändert werden. Wenn das zu schmelzende Material in Blockform vorliegt,
kann der Block zentrisch oder exzentrisch gegen die Scheibe gedrückt werden, wobei
fortlaufend die unterste Materialschicht abschmilzt und fortgeschleudert wird, ohne
daß es eines Schabers o.dgl.
-
bedürfte.
-
Die Drehzahl der Scheibe hängt von der Art des zu schmelzenden Materials
und vom Scheibendurchmesser ab. Bei hoher Viskosität des Schmelzgutes ist eine höhere
Drehzahl erforderlich als bei niedrigviskosem Schmelzgut. Im allgemeinen werden
Drehzahlen der Scheibe von 500 bis 3000
U/min verwandt. Für Materialien,
bei denen das Schmelzgut eine hohe Viskosität hat, wird man vorzugsweise mit Drehzahlen
über 3000 U/min arbeiten.
-
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung weist die Scheibe einen
umlaufenden Rand auf, der ebenfalls auf eine oberhalb der Schmelztemperatur liegende
Temperatur aufgeheizt ist. Mit einer derartigen Vorrichtung können auch Materialien
geschmolzen werden, die in Pulverform, Schnitzelform oder einem ähnlichen lockeren
Zustand vorliegen. Diejenigen Materialteile, die etwa in der Scheibenmitte an der
ScheibenE1Yche zur Anlage kommen, werden in der Nähe der Scheibenmitte geschmolzen,
so daß von der rotierenden Platte die Schmelze gegen den Rand getrieben wird. Diejenigen
Materialteile, die als Festkörper gegen den Rand geschleudert werden, werden mit
dem durch die Fliehkraft erzeugten Druck gegen den Rand der Scheibe gepreßt, wo
sie geschmolzen werden. Der Ränd weist Öffnungen für den Durchtritt des Schmelzgutes
auf. Sobald das gegen den Rand gedrückte Material geschmolzen ist, wird es ebenfalls
infolge der Zentrifugalkraft durch die Öffnungen hindurch nach außen getrieben.
Bei dieser Ausführungsform wird also ein Teil des Materials im horizontalen Bereich
der Scheibe und ein weiterer Teil an dem aufragenden Rand geschmolzen.
-
Die Öffnungen können als runde oder eckige Löcher ausgeführt oder
auch als Schlitze ausgebildet sein. Sie müssen nicht notwendigerweise allseitig
begrenzt sein, sondern können auch nach oben hin offen sein. Die Offnungen dienen
einerseits der Abführung des Schmelzgutes von der Schmelz fläche und zum anderen
aber auch zum Zurückhalten
etwaiger Fremdstoffe. Diese Fremdstoffe,
die sich an der Innenwand des Randes sammeln, können mit einem Ausräumer entfernt
werden.
-
Die Vorrichtung kann insbesondere auch zum Einschmelzen von therlnoyalastis(hen
Kunststoffabfällen benutzt: werden.
-
Die AbfiLlo, Le , die als FestkÖrper oder in Schni t7.( 1 form auf
die Scheibe gebracht werden, werden in direktem Kontakt mit der Scheibe bzw. dem
aufragenden Scheibenrand geschmolzen und durch die Öffnungen hindurch nach außen
geschleudert. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist außerhalb des Randes
eine mitrotierende Kammer vorgesehen, deren Umfangswand Öffnungen aufweist und sich
an mindestens einem Messer vorbeibewegt. Die Schmelze gelangt also in die mitrotierende
Kammer und wird, immer noch unter Fliehkraftwirkung, strangförmig aus den Öffnutzen
der Kammer herausgepreßt. Das Messer schneidet periodisch den entstehenden Strang
ab, so daß aus den zahlreichen abgeschnittenen Strangteilchen ein Granulat entsteht.
Auf diese Weise kann durch Einschmelzen von Abfällen ein Granulat erzeugt werden,
das als Rohstoff von neuem verwendbar ist. Ein wesentlicher Aspekt der erfindungsgemäßen
Vorrichtung besteht in der Möglichkeit ihrer Verwendung zur Verarbeitung von Kunststoffabfällen.
-
Diese können nicht nur geschmolzen und zu Granulat verarbeitet, sondern
auch von festen Fremdkörpern befreit und mit Zusätzen oder Hilfsstoffen vermischt
werden. Bei der Erzeugung von Granulat ist vorzugsweise eine Kühlvorrichtung für
das die Öffnungen der Kammer verlassende Schmelzgut vorgesehen. Die Kühlvorrichtung
kann beispielsweise Luft oder eine Flüssigkeit gegen die Auslässe der Kammer leiten,
so daß das au der Kammer austretende thermo-
plastische Material-wenigstens
zum Teil erstarrt und von dem Messer abgeschnitten werden kann.
-
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung führt in die Kammer eine
Leitung für die Zufuhr einer Mischkomponente hinein. Die Mischkomponente kann beispielsweise
ein Farbstoff, Weichmacher, Stabilisator o.dgl. sein. Wenn in die Kammer ein Statorteil
hineinragt, erfolgt während der Bewegung der Kammerwände relativ zu dem Statorteil
eine innige Vermischung der beiden Mischkomponenten. Das Statorteil wirkt dabei
als Messer, das gewissermaßen einzelne Scheibchen des aus den öffnungen der Kammer
austretenden Materials abschneidet und mit der anderen Mischkomponente vermischt.
-
Mit einer derartigen Vorrichtung ist auch die Herstellung einer Emulsion
aus Bitumen und Polyäthylen möglich. Zur Vergrößerung des Temperaturbereichs,in
dem Bitumen verwendbar ist, ist es bekannt, thermoplastische Kunststoffe, beispielsweise
Polyäthylen, mit dem Bitumen zu vermischen.
-
Der Schmelzpunkt von Polyäthylen liegt aber bei etwa 250°, während
der Schmelzpunkt von Bitumen bei etwa 1800 liegt.
-
Beide Stoffe lassen sich daher nicht ohne die Gefahr von Verbrennungen
am Bitumen zusammenschmelzen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht in sehr
einfacher Weise eine derartige Vermischung, indem das Material mit der höheren Viskosität,
also das Polymer, in der Schmelzzentrifuge geschmolzen und anschließend in der Kammer
mit dem ebenfalls geschmolzenen Bitumen vermischt wird. Durch das ständige Abscheren
und Umverteilen von Partikeln, das durch das Zusammenwirken der rotierenden
Figur
5 eine Schmelzvorrichtung, die über eine Pumpe an Strangpreßwerkzeug angeschlossen
ist, um ein fortlaufendes Profil zu erzeugen.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist an einer rotierenden Welle
10,die an einem (nicht dargestellten) Antriebsmotor angeschlossen ist, eine horizontale
Scheibe 11 befestigt, die in Draufsicht kreisförmig ist. Bei der Scheibe 11 kann
es sich um eine flache Scheibe handeln.
-
Im vorliegenden Fall weist die Scheibe 11 eine kegelförmige Erhebung
12 auf. Unter der aus Metall bestehenden Scheibe 11 ist eine Heizvorrichtung 13
angeordnet, durch die eine direkte Aufheizung der Scheibe 11 erfolgt.
-
Über der Scheibe 11 befindet sich zentrisch das untere Ende eines
Zuführrohres 14, durch das das zu schmelzende Material 15 auf die Oberseite der
Scheibe 12 abgesenkt wird. Sobald das Material 15 mit der Scheibe 12 in Berührung
kommt, schmilzt es und wird wegen der hohen Drehzahl der Scheibe 11 radial abgeschleudert.
Das Schmelzgut wird gegen den umlaufenden, seitlich aufragenden Rand 16 der Scheibe
12 geschleudert. Am Fuße des Randes 16 sind Öffnungen 17 vorgesehen, durch die das
Schmelzgut hinausgeschleudert wird. Das herausgeschleuderte Schmelzgut wird von
einem Gehäuse 18 aufgefangen und durch einen Anschlußstutzen 19 abgeleitet bzw.
abgepumpt. Diese Schmelzvorrichtuny, bei der ggf. der Rand 16 auch fortgelassen
werden kann, eignet sich insbesondere zum Schmelzen von Wachs, Butter, Kakaoblöcken
o.dgl., aber auch zum Schmelzen von thermoplastischem Kunststoff.
-
Die Heizvorrichtung 13, bei der es sich im vorliegenden Fall um eine
elektrische Heizvorrichtung handelt, die direkt unter der Scheibe 11 angebracht
ist, kann auch durch einen Brenner ersetzt werden, der unterhalb der Scheibe 11
ortsfest montiert ist und die Scheibe 11 durch XStrahlun und Konvektion aufheizt.
-
Das Ausführungsbeispiel von Figur 2 gleicht weitgehend demjenigen
von Figur 1, mit dem Unterschied, daß außerhalb des umlaufenden Randes 16 eine mitrotierende
Kammer 20 vorgesehen ist, in die die Öffnungen 17 des Randes 16 einmünden. Die Schmelze
wird also in die Kammer 20 hineingedrückt. Die Kammer 20 weist mehrere radiale Auslaßöffnungen
21 auf, durch die die Schmelze nach außen gedrückt wird. Die Auslaßöffnunyen 21
bewegen sich an einem oder mehreren feststehenden Mcssern 22 entlang, die jeweils
den aus der Öffnung 21 ausgetretenen Strang abschneiden. Auf die Bahn der Austrittsöffnungen
21 sind Kühlmitteldüsen 23 gerichtet, die Wasser, Luft o.dgl.
-
gegen die Austrittsöffnungen 21 lenken, damit das austretende Material
sich während der Strangbildung verfestigt und durch die Messer 22 ein Granulat abgeschnitten
wird.
-
Die Vorrichtung der Figur 2 dient insbesondere zum Einschmelzen von
Folien aus Polyäthylen oder Polyester, Faserabfällen o.dgl. Dieses Abfallmaterial
wird in das Einfüllrohr 14 eingeleitet und gelangt von dort auf den Boden der Scheibe
11. Sofern das Material nicht sogleich in der Scheibenmitte geschmolzen wird, wird
es im noch festen Zustand gegen den Rand 16 geschleudert und durch
die
Fliehkraft fest gegen diesen gedrückt. Der Anpreßdruck kann beispielsweise das Fünfzigfache
der Erdanziehung betragen. Aufgrund dieses festen Druckes erfolgt ein schnelles
Abschmelzen der Oberfläche an dem ebenfalls geheizten Rand 16. Das geschmolzene
Material wird anschließend sofort durch die Öffnungen 17 in die Kammer 20 geleitet.
-
Das Arbeitsprinzip beruht also darauf, einen hohen Anpreßdruck an
die Heizfläche zu erzielen, andererseits jedoch die Verweilzeit des Schmelzgutes
an der Heizfläche so klein wie möglich zu halten.
-
Gemäß Figur 2 sind mehrere Öffnungen 17 in jeweils einer Reihe übereinander
angeordnet. Zwischen den Reihen befinden sich gemäß Figur 2a vertikale Heizpatronen
23, durch die der Rand 16 aufgeheizt wird.
-
Bei der Verarbeitung von Kunststoffabfällen kann das Rohr 14 auch
fortgelassen werden. In diesem Fall werden die Abfälle einfach auf die Scheibe 11
geschüttet und anschließend an dem Rand 16 abgeschmolzen. Wenn sich Festkörper in
dem Abfallmaterial befinden, werden diese Festkörper an den Offnungen 17, durch
die sie nicht hindurch können, zurückgehalten.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 ist ebenfalls eine beheizte
Scheibe 11 an einer rotierenden Welle 10 in einem feststehenden Gehäuse 25 gelagert
und sie wird über einen Riementrieb 26 von einem Elektromotor 26' angetrieben. An
der Scheibe 11 befindet sich ein erster Rand 27, der von einem zweiten Rand 28 mit
Abstand umgeben ist. Der Rand 27 weist, ebenso wie der Rand 28,
vertikale
Schlitze 29 bzw. 30 auf, die die Öffnungen für den Durchtritt des'Schmelzgutes bilden.
Das Material wird zunächst gegen den inneren Rand 27 geschleudert und gelancjt dann
durch die Schlitze 29 in einen Ringraum 31, in dem sich die Statorteile 32 befinden.
Die Statorteile 32 sind an dtm Geh<iusedeckel 33 befestigt. Sic weisen j(-weils
eine Längsbohrung 34 auf, von der mehrere Querbohrungen 35 abgehen. Die Längsbohrung
34 steht über einen Kanal 36 mit einem am Deckel 33 befestigten Einlaßstutzen 37
in Verbindung.
-
Die Zähne 27 und 28 laufen gemeinsam mit der Scheibe 11 um und bewegen
sich an den Statorteilen 32 vorbei. Dabei wird das aus den Öffnungen 29 in den Ringraum
31 eintretende Material mit dem aus den Querbohrungen 35 austretenden Material vermischt
und gelangt anschließend in die Schlitze 30. Der Materiaitransport erfolgt durch
den Fliehkraftdruck und den Dnick der zusätzlich durch den Stutzen 37 zugeftShrten
Mischkomponente. Entlang des Umfangs des äußeren Randes 28 sind Messer 22 angeordnet,
die die aus den Schlitzen 31 austretenden, sich verfestigenden Gemischpartikel abtrennen
und auf diese Weise ein Granulat erzeugen, das von einer Rinne 55 aufgefangen und
über eine Rutsche 56 abgeleitet wird.
-
Zum Ausräumen von Fremdkörpern und Verunreinigungen dient der Ausräumer
37, der aus einem fest an dem Gehäuse angeordneten Rechteckrohr besteht, das über
der Scheibe 11, unmittelbar angrenzend an den inneren Rand 27, endet.
-
Feststoffe, die nicht durch Kontakt mit dem inneren Rand 27 geschmolzen
werden, werden von dem Ausräumer 37 auf-
genommen und über eine
Leitung 38 abgesaugt.
-
Bei dem Ausführunqsbeispiel der Figur 4 ist noch eine dritter Rand
40 ebenfalls an der beheizten Platte 11 angebracht, der die konzentrischen Rinder
27 und 28 umgibt und zusammen mit dem Rand 28 einen Ringraum 41 einschließt, in
den Statorteile 42 hineinragen, die in gleicher Weise ausgebildet sind wie die Statorteile
32. Die Einrichtung weist einen zweiten Anschlußstutzen 43 für eine zweite Mischkomponente
auf. Der Rand 40 ist ebenfalls mit vertikalen Schlitzen versehen, durch die das
Gcsamtgemisch radial austreten kann. Es tritt in die Kammer 44 ein, die mitrotierend
an erz Scheibe 11 befestigt ist und verläßt diese Kammer durch Öffnungen 45, die
an Messern 22 vorbeibewegt werden. Auf diese Weise entsteht aus dem Gesamtgemisch
ein Granulat.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur S besteht der aufragende Rand
16 der Scheibe 11 aus Stegen, die durch Schlitze voneinander getrennt sind. Das
Schmelzgut wird durch die Schlitze hindurch nach außen in die Auffangkammer 45 gedrückt.
Der Aus paß 46 der Auffanqkammer 45 ist über einen Schlauch 48,der von der Heizvorrichtung
49 umgeben ist, an eine Zahnradpumpe 47 angeschlossen, die die Schmelze einer Strangpreßdüse
50 zuleitet. In der Strangpreßdüse 50 entsteht ein Profilstück 51, das als endloses
Formstück hergestellt werden kann.
-
Die in Figur 5 dargestellte Schmelzvorrichtung ersetzt in Verbinduicj
mit der Pumpe 47 einen Schneckenextruder, hat jedoch diesem gegenüber den Vorteil
einer wesentlich
geringeren Ilc istunysaufnahmc und einer besseren
und homogeneren Materialqualität. Bei Extrudern wird ein großer Teil der hineingesteckten
Energie in innere Reibung und Umwälzenergie umgewandelt. Wegen der großen Verweilzeit
des Schmelzgutes können örtliche Überhitzungen des Kunststoffs an den Metallteilen
auftreten. Ferner erfordert eine Extruderschnecke ausgesprochene Präzisionsarbeit,
da die angestrebte Knet- und Förderwirkung nur dann erreicht wird, wenn entsprechend
kleine Toleranzen eingehalten werden. I)ie Iierstcllungskosten und auch die Betriebskosten
von Extruderpressen sind daher sehr hoch.
-
Durch die erfindungsgemäße Kombination einer geeigneten Sc:hmelzvorrichtung,
in der abgeschmolzene Materialteile sofort von dem festen Kunststoffmaterial abgeleitet
und gesammelt werden, mit einer Pumpe und einer Formdüse werden die teuren und aufwendigen
Extruderpressen durch eine relativ einfache und kostengünstig herstellbare Vorrichtung
mit vergleichsweise sehr geringem Energiebedarf ersetzt.
-
Leerseite