DE3015390C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung und Homogenisierung von rieselfähigen Trocken­ stoffen, insbesondere von Kunststoffen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, und sie bezieht sich außerdem auf eine Vorrichtung zur Durchfüh­ rung dieses Verfahrens.

Bei der Aufbereitung von Thermoplasten wird das Mischgut in einem Heizmischer auf eine Gelierungs­ temperatur aufgeheizt und verdichtet. Im Anschluß daran muß das Mischgut möglichst schnell und möglichst weitgehend auf die Lagertemperatur ab­ gekühlt werden. Hierzu ist es bekannt, einen Kühlmischer zu verwenden, der eine Wandkühlung mit Kühlwasser aufweist. Dabei wird jede im Heiz­ mischer behandelte Charge für sich im Kühlmischer gekühlt und wird von dort pneumatisch in einen Vorratsbehälter gefördert, in dem das Gut bis zur Verarbeitung aufbewahrt wird. Hinsichtlich der Produktqualität ist es vorzuziehen, daß das Mischgut mit möglichst geringer Temperatur in den Vorratsbehälter eingebracht wird, da dann das Mischgut eine hohe Rieselfähigkeit und ein günstiges Fließverhalten besitzt. Allerdings bedeutet eine möglichst vollständige Abkühlung auf die Lagertemperatur innerhalb des Kühlmischers eine lange Verweildauer im Kühlmischer, da die Kühlung durch Wärmeübergang zur gekühlten Behält­ terwandung erfolgt.

Es ist ferner aus der DE-AS 14 32 026 ein reiner Kühlmischer für rieselfähige Kunststoffe bekannt, dessen Mischbehälter von einem Kühlwassermantel umgeben ist und in dem ein Mischwerkzeug drehbar angeordnet ist. Ferner mündet tangential in den Mischbehälter die Lufteintrittsöffnung einer Luftförderleitung ein, während etwa zentral im Mischbehälterdeckel eine Luftaustrittsöffnung mit einem darüber angeordneten Filter vorgesehen ist. Auf diese Weise soll zwar die Kühlkapazität des Kühlmischers erhöht werden; in bezug auf den Rauminhalt des Mischbehälters lassen sich bei dieser bekannten Ausführung jedoch nur relativ kleine Mischgutmengen mischen und abkühlen.

Aufgabe der Erfindung ist eine Ver­ besserung der Abkühlung innerhalb des Mischers auf eine möglichst niedrige Temperatur und gleichzeitig eine Verbesserung der Homogenisie­ rung des Mischgutes.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann in dem den Kühlraum und den Vorratsraum enthaltenden Kreislauf eine vergleichsweise große Mischgut­ menge im Umlauf gehalten werden, die das Fassungs­ vermögen des als Kühlraum verwendeten Kühlmischers wesentlich übersteigt. Diese im Umlauf befindliche Mischgutmenge stellt einen Puffer dar, und zwar insbesondere einen Wärmepuffer, da die vergleichs­ weise kühle, im Umlauf befindliche Mischgutmenge eine von dem Heizmischer zugeführte Charge so­ gleich wesentlich abkühlt. In Verbindung mit der wassergekühlten Wandung des Kühlraumes (Kühl­ mischers) wird die Charge sehr schnell gekühlt. Innerhalb des genannten Kreislaufes werden gering­ fügige Unterschiede der einzelnen Chargen ausge­ glichen, so daß ein sehr gleichmäßiges, auf die Lagertemperatur weitgehend abgekühltes und homo­ genisiertes Mischgut aus dem zugehörigen Kühl­ mischer in den Lagerbehälter oder Silo abgegeben wird.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorge­ sehen, den Rückfluß über eine Siebstrecke zu führen. Dadurch ergibt sich eine noch bessere Homogenisierung, so daß Entmischungseffekte bei der pneumatischen Förderung in den Lagerbehälter weitgehend vermieden werden.

Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 6 ist erfindungsgemäß mit den Merkmalen nach dem Kennzeichen dieses Anspruches ausgebildet.

Die Erfindung wird nachfolgend durch Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer abge­ wandelten Ausführungsform dieser Vor­ richtung.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 enthält einen Kühl­ mischer 1 mit einer bodenseitig eingeführten An­ triebswelle 2 mit einem Mischwerkzeug 3. Vom Mischbehälter dieses Kühlmischers 1 wird die Bodenwandung 4 und/oder die Seitenwandung 5 von einem Kühlmittel durchflossen. In der Deckwandung 6 befindet sich ein Einlaufstutzen 7, der von einem Heizmischer 8 herkommt. Außerdem ist eine Ausgabevorrichtung 9 vorgesehen, die in eine pneumatische Förder­ leitung zu einem Vorratsbehälter oder Silo mündet, was im einzelnen nicht dargestellt ist. Durch die Bodenwandung 4 ist eine Luftförder­ leitung 10 eingeführt, die an ein Gebläse 11 angeschlossen ist. Die Luftförderleitung 10 setzt sich in einen Ausgangsstutzen 12 fort, der im Füllbereich 13 des Kühlmischers eine Mitnahmedüse 14 oder eine andere pneumatische Mitnahmeeinrichtung aufweist. Der Ausgangsstutzen 12 setzt sich in eine Steigleitung 15 fort. Ein Schieber 16 ermöglicht eine Absperrung der Leitung.

Die Steigleitung 15 reicht in den Kopfraum eines Vorratsbehäl­ ters 17, der sich oberhalb des Kühlmischers 1 befindet. Der Vorrats­ behälter 17 besitzt eine Abluftkammer 18 mit einem eingebauten Luft­ filter. Der Vorratsbehälter 17 ist im wesentlichen zylindrisch ausge­ bildet und geht in einen konischen Bodenteil 19 über. Der Bodenteil 19 besitzt einen Auslaufstutzen 20 mit einer Absperrvorrichtung 21 und mündet in der Deckwandung 6 des Kühlmischers 1. Man kann inner­ halb des Auslaufstutzens 20 auch eine Siebvorrichtung 22 vorsehen. Dieselbe kann mit einer Zerkleinerungsvorrichtung kombiniert sein, die im einzelnen in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Dadurch ist eine Einstellung der Teilchengröße des Mischgutes möglich.

Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Vorrichtung. Die Steigleitung 15 ist zentral in den Vorratsbehälter 17 eingeführt. Im konischen Bodenteil 19 befindet sich eine Leitwandung 23, um das Mischgut in den Auslaufstutzen 20 zu leiten. Die Absperrvorrichtung innerhalb des Auslaufstutzens 20 ist als Dosierorgan 24 ausgebil­ det.

Die Verfahrensführung innerhalb der beschriebenen Vorrichtung ist folgende: Im Kühlmischer 1 befindet sich das Mischgut ständig im Umlauf. Der Rückstrom durch den Auslaufstutzen 20 wird so einge­ stellt, daß der Kühlmischer 1 immer eine optimale Füllung hat. Je­ weils vor Zugabe einer Charge aus dem Heizmischer 8 kann deshalb der Rückfluß des Mischgutes gedrosselt oder abgesperrt werden, um die jeweilige Charge ohne Schwierigkeiten über den Einlaufstutzen 7 ein­ leiten zu können. Die Aufheizung des Mischgutes im Heizmischer 8 be­ trägt z. B. 120°C. Diese Temperatur ist jedoch von der Art des Misch­ gutes und von sonstigen Einzelheiten der Verfahrensführung abhängig. Innerhalb des Kühlmischers erfolgt eine Abkühlung einerseits durch die Behälterwandung und andererseits durch Mischung mit dem im Kühl­ mischer befindlichen kälteren Mischgut. Es zeigt sich, daß innerhalb einiger weniger Minuten eine Abkühlung des Mischgutes auf 60°C mög­ lich ist. Sobald das Mischgut im Kühlmischer so weit abgekühlt ist, wird die Kühlluftzufuhr über die Luftförderleitung 10 eingeschaltet. Diese Kühlluft bläst durch das Mischgut und nimmt eine entsprechende Menge des Mischgutes durch die Steigleitung 15 in den Vorratsbehäl­ ter 17 mit. Die Kühlluft bewirkt dabei einerseits eine Kühlung und andererseits eine Förderung des Mischgutes in den Vorratsbehälter 17. Vom Vorratsbehälter 17 wird im Kreislauf ständig eine entsprechende Mischgutmenge in den Kühlmischer 1 zurückgegeben. Dadurch wird inner­ halb der Anordnung des Kühlmischers 1 ständig eine große Mischgutmen­ ge im Umlauf gehalten und gleichzeitig gekühlt. Die umlaufende Misch­ gutmenge übersteigt das Füllvolumen des Kühlmischers 1 beträchtlich. Dieses bedeutet eine Homogenisierung des gekühlten Mischgutes, so daß über die Ausgabevorrichtung ein homogenisiertes Mischgut in den Lager­ behälter bzw. Silo ausgegeben wird.

Man erreicht innerhalb des Vorratsbehälters eine Mischguttempera­ tur von 30°C. Durch ständige Vermischung dieses gekühlten Vorratsgu­ tes mit dem vorgekühlten Mischgut im Kühlmischer, das eine Temperatur von höchstens 60°C hat, läßt sich leicht eine Abkühlung im Kühl­ mischer allein durch Vermischung auf 45°C erzielen. Da jedoch gleich­ zeitig auch eine Wasserkühlung und eine Kühlung durch die eingeblase­ ne Kühlluft erfolgt, wird das Mischgut innerhalb des Kühlmischers während einer Dauer von 6 min auf 30°C abgekühlt.

Die Gesamtkühlzeit wird nach der Erfindung erheblich verkürzt. Dieses bedeutet auch, daß die notwendigerweise durch das Mischwerk­ zeug 3 eingeleitete Wärmemenge, die letzten Endes eine Verlustwärme­ menge ist, herabgesetzt wird. Die Umwälzung des Mischgutes verhindert eine Entmischung. Das aus dem Kühlmischer austretende Mischgut kann unmittelbar weiterverarbeitet werden. Es ist jedoch auch eine Zwischenlagerung dieses Mischgutes möglich. Der Kühlmischerbehälter kann ständig optimal gefüllt sein. Dieses ist unabhängig von der Größe der Einzelchargen aus dem Heizmischer. Geringe Unregelmäßigkei­ ten der Chargierung des Heizmischers werden innerhalb der Vorrichtung nach der Erfindung homogenisiert.

Mit der zusätzlichen Siebvorrichtung läßt sich eine weitere Homo­ genisierung des Mischgutes und Einstellung der Korngröße erreichen. Das ausgesiebte Mischgut kann in einer Zerkleinerungsvorrichtung zer­ kleinert und unmittelbar in den Kreislauf rückgeführt werden.

Claims (12)

1. Verfahren zur Kühlung und Homogenisierung von rieselfähigen Trockenstoffen, insbesondere von Kunststoffen, im Anschluß an eine Mischung und Erwärmung in einem Heizmischer, bei dem erwärmtes Mischgut in einem Kühlraum umge­ wälzt und mit wassergekühlten Wänden sowie mit Kühlluft in Berührung gebracht wird, da­ durch gekennzeichnet, daß das Mischgut aus dem Kühlraum durch die Kühlluft pneumatisch in einen Vorratsraum mit wesentlich größerem Rauminhalt als der Kühlraum gefördert wird und von dort im Kreislauf in den Kühlraum zurück­ fließt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rückfluß aus dem Vorratsraum in den Kühlraum im freien Fall erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Rückfluß kontinuierlich erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückfluß derart dosiert erfolgt, daß der Kühlraum immer bis zur optima­ len Ausnutzung seiner Kühlfläche gefüllt ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückfluß über eine Siebstrecke geführt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Kühlmischer, dessen Mischbehälter wassergekühlte Wände, ein boden­ seitiges Mischwerkzeug und eine Einmündung für eine Luftförderleitung aufweist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß oberhalb des Kühlmischers (1) ein Vorratsbehälter (17) mit wesentlich größerem Rauminhalt als der Kühlmischer ange­ ordnet ist, dessen Auslaufstutzen (20) in den Mischbehälter des Kühlmischers (1) mündet, und daß vom Mischbehälter in Fortsetzung der Luft­ förderleitung (10) eine Steigleitung (15) in den Kopfteil des Vorratsbehälters (17) führt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Vorratsbehälter (17) kopf­ raumseitig eine Abluftkammer (18) mit einem Filter aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftförderleitung (10) in die Bodenwandung (4) des Mischbehälters eingeführt ist und die Steigleitung (15) im Füllbereich (13) des Mischbehälters eine Mit­ nahmedüse (14) aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehäl­ ter (17) als Zylinderbehälter mit einem koni­ schen Bodenteil (19) ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Auslaufstutzen (20) ein Dosierorgan (24) vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß innerhalb des Auslaufstutzens (20) eine Siebstrecke (22) vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in Verbindung mit der Siebstrecke eine Zerkleinerungsvorrichtung vorgesehen ist.