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Verfahren zur Beschickung einer beheizten Quetschwalzen-
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presse mit insbesondere folienartigen oder pulverförmigen Kunststoffmaterialien
und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschickung einer beheizten
Quetschwalzenpresse zur Plastifizierung von Kunststoffmaterial mit insbesondere
folienartigen oder pulverförmigen Kunststoffmaterialien und eine Anordnung zur Durchführung
des Verfahrens.
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Eine Quetschwalzenpresse zur thermischen Aufbereitung von Kunststoffabfällen
ist aus der DE-OS 30 23 163 bekannt. Eine solche Quetschwalzenpresse wird mit Kunststoffabfällen
beschickt, die zuvor auf eine in der Presse verarbeitbare Teilchengröße zerkleinert
worden sind. Als größte Abmessung der Teilchen sind etwa 10 mm anzusehen, jedoch
ist eine kleinere Teilchengröße vorteilhafter, Die Teilchen können durch die Zerkleinerung
von Kunststoffabfällen in einer Schneidmühle gewonnen werden. Die Quetschwalzenpresse
liefert eine plastifizierte Kunststoffmasse, welche z.B. in Formpressen weiterverarbeitet
werden kann.
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Um die Quetschwalzenpresse zu beschicken, ist diese mit einem Füllschacht
versehen, welcher von der Oberseite der Presse bis zu der im Inneren der Presse
um eine horizontale Achse drehbaren Quetschwalze führt. Die Quetschwalze läuft in
einer Walzenkammer, wobei ein Ringraum zwischen der Wandung der Walzenkammer und
dem Umfang der Quetschwalze sich allmählich verengende
Einschnürungen
aufweist, durch welche das zu plastifizierende Material gepreßt wird, das zugleich
in der Presse beheizt wird. In Umlaufrichtung der Quetschwalze ist vor dem Füllschacht
eine Abstreifleiste angeordnet, die den plastifizierten Kunststoff von der Quetschwalze
abstreift und in einen Austrittskanal drückt.
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Quetschwalzenpressen dieser Art haben sich zur umweltschonenden Verwertung
von Kunststoffabfällen bewährt.
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Es hat sich allerdings gezeigt, daß in den Füllschacht eingebrachte,
relativ leichte Teilchen, wie insbesondere Folienteilchen oder pulverförmige Materialien,
nicht zufriedenstellend verarbeitet werden können, weil sie sich am Übergang zwischen
dem Füllschacht und dem Ringraum zusammenballen, verklumpen und den Betriebsablauf
derart stören, daß eine Reinigung vorgenommen werden muß.
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Um diese Schwierigkeit zu überwinden, könnte man die für das Einfüllen
durch den Füllschacht zu leichten Teilchen zunächst einem Agglomerationsverfahren
unterwerfen, um Teilchen mit ausreichend großem Gewicht herzustellen, die von der
Quetschwalze in den Ringraum gezogen werden. Eine solche Verfahrensweise ist umständlich
und kostspielig und verringert die Plastifizierungsleistung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs
erwähnten Art zu auszugestalten, daß ohne großen Aufwand zuverlässig und kostengünstig
auch pulverförmige oder folienartige Materialien in der Quetschwalzenpresse verarbeitet
werden können.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß das Material gegebenenfalls
zu Flockenform zerkleinert und zumindest annähernd kontinuierlich über die gesamte
axiale Länge der Quetschwalze als gleichmäßig und zusammenhängend verteilte, an
die Quetschwalze anschmelzbare Materialschicht unmittelbar auf die Quetschwalze
aufgestreut wird.
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Es hat sich bei Versuchen gezeigt, daß beim Aufstreuen einer gleichmäßig
verteilten, in sich geschlossenen und so dünn bemessenen Materialschicht, daß die
-einzelnen Materialteilchen durch den die Quetschwalze überziehenden, plastischen,
klebrigen Material film erfaßt und durch die auf sie einwirkende, von der beheizten
Quetschwalze ausgehende Wärme soweit angeschmolzen werden, daß sie ihrerseits diese
Haftung unterstützen, das Material ohne Ausbildung eines Staus vollständig in den
Ringraum zwischen der Wandung der Walzenkammer und der Oberfläche der Quetschwalze
gezogen und plastifiziert wird.
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Dies bringt wegen der kontinuierlich und störungsfrei ablaufenden
Plastifizierung des Materials eine bemerkenswerte Leistungssteigerung gegenüber
der bisher üblichen Verfahrensweise mit sich, bei welcher man - wenn auch gegebenenfalls
auf kleine Mengen unterteilt - das Material intermittierend in den Füllschacht eingeworfen
hat. Dieser Vorteil macht sich nicht nur bei Folienteilen oder pulverförmigen Materialien,
sondern bei allen zur Verarbeitung in der Quetschwalzenpresse geeigneten Materialien,
also z.B. auch bei körnig gemahlenen Materialteilchen bemerkbar, wie sie etwa aus
einer Schneidmühle für Kunststoffabfälle zugeführt werden können.
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Es hat sich gezeigt, daß die Ausbildung der gleichmäßig verteilten
und in sich geschlossenen, ausreichend dünn bemessenen Materialschicht nur gewährleistet
ist, wenn das Material unmittelbar, d.h. im freien Fall und ohne Beeinflussung durch
Leit- oder Begrenzungsflächen auf die Oberfläche der Quetschwalze aufgestreut wird.
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Wenn man nämlich das der Quetschwalze zuzuführende und bereits entsprechend
dosierte und gegebenenfalls auch entsprechend einem einzuhaltenden Mischungsverhältnis
gemischte Material gegen die Wandung des Füllschachtes lenken und längs dieser Wandung
gegen die Quetschwalze gleiten lassen würde, würden sich durch anhaftende Teilchen
auf der Wandungsfläche Materialstauungen ausbilden, die unkontrolliert auftreten
und sich ebenso unkontrolliert wieder auflösen könnten. Abgesehen davon, daß solche
Materialstauungen zu einer Verklumpung des Füllschates führen könnten, würden sie
jedenfalls die für das erfindungsgemäße Verfahren wesentliche Ausbildung einer gleichmäßig
und zusammenhängend ausgebildeten Materialschicht beeinträchtigen. Es ist deshalb
wichtig, daß das Material unmittelbar auf die Quetschwalze aufgestreut wird, so
daß man diesen Vorgang auch als ein ~Bef locken" bzw. "Bestäuben" der Quetschwalze
bezeichnen könnte, wenn man die Zufuhr von zerkleinertem, folienartigen Material
oder von pulverförmigem Material betrachtet.
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Die optimale Einstellung der zuzuführenden Materialmenge kan je nach
Materialart leicht durch einen rrobclu festgestellt werden.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anordnung zur vorteilhaften
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu schaffen, welche einen einfachen
und zuverlässigen Aufbau aufweist und den jeweiligen Betriebsbedingungen jederzeit
anpaßbar ist.
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Die Lösung besteht bei einer Anordnung mit einer Quetschwalzenpresse,
die einen sich von der Quetschwalze aus vertikal nach oben erstreckenden Füllschacht
aufweist, dessen Querschnitt die Quetschwalze in ihrer gesamten axialen Länge überdeckt,
und mit einer in den Füllschacht fördernden Beschickungsvorrichtung darin, daß die
Beschickungsvorrichtung eine Dosiervorrichtung umfaßt und derart ausgebildet ist,
daß sie zur zumindest annähernd kontinuierlichen Abgabe eines dünnen Stroms von
flockigem und/oder pulverförmigem Kunststoffmaterial über einen langgestreckten,
zur Achse der Quetschwalze parallelen Ausgang geeignet ist, daß die Länge des Ausgangs
etwa der axialen Länge der Quetschwalze entspricht und der Ausgang derart dem Querschnitt
des Füllschachts zugeordnet ist, daß das den Ausgang-verlassende Material im freien
Fall auf die Quetschwalzenoberfläche auftreffen kann.
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Durch die Dosiervorrichtung läßt sich der Materialstrom derart einstellen,
daß er die sich auf der Quetschwalze ausbildende Schicht gerade noch dünn genug
hält, um Betriebsstörungen durch Klumpenbildung zu verhindern, und andererseits
die bei der jeweils gewählten Materialart maximale Leistung der Maschine ausnützt.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht dabei darin, daß der Ausgang
der Beschickungsvorrichtung das Abwurf-
ende eines horizontal und
eben geführten Förderbandes ist, welches sich zwischen der Dosiervorrichtung und
dem Füllschacht erstreckt, wobei vorzugsweise die Geschwindigkeit des Förderbandes
und/oder dessen Abwurfende in Förderrichtung einstellbar ist.
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Einerseits kann durch entsprechende Wahl der Bandgeschwindigkeit die
Abwurfkurve des das Förderband verlassenden Materials und durch die Verlagerung
des Abwurfendes des Bandes in oder gegen die Förderrichtung der Zielbereich der
Abwurfkurve beeinflußt werden, so daß sichergestellt ist, daß das Material in freiem
Fall auf die Quetschwalze auftrifft, andererseits kann bei einem gegebenen Ausgabevolumen
der Dosiervorrichtung pro Zeiteinheit durch Ververänderung der Bandgeschwindigkeit
die Dicke der sich auf dem Förderband bildenden Materialschicht beeinflußt werden,
so daß durch entsprechende Abstimmung der Dosiervorrichtung, der Bandgeschwindigkeit
und der Position des Abwurfendes des Förderbandes unter Berücksichtigung der Eigenschaften
des der nuets~hwalzenpresse zuzuführenden Materials die jeweils optimale etriebsweise
mit einfachen Mitteln einstellbar ist.
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Vorzugsweise ist die Dosiervorrichtung über dem Förderband angeordnet
und besitzt eine der Breite des Förderbandes angepaßte Abgabeöffnung, Bei Schneidmühlen
zur Zerkleinerung von Kunststoffmaterial erfolgt in Verarbeitungsrichtung eine Luftabsaugung
durch starke Gebläse. Um die Teilchengröße zu gewährleisten, ist in der Schneidmühle
ein Sieb angeordnet. Werden die Sieböffnungen kleiner gemacht, muß ie Gebläseleistung
erhöht
werden. Gelangen folienartige Materialien in die Schneidmühle, läßt es sich nicht
vermeiden, daß die maximale Teilchengröße überschreitende Folienstücke durch die
Gebläse unzerkleinert durch das Sieb gezogen werden, Solche unzerkleinerte Teile
sind für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ungeeignet.
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Nach einer besonders vorteilhaften, insbesondere für die Verarbeitung
von folienartigen Kunststoffmaterialien geeigneten Ausführungsform ist die Dosiervorrichtung
mit einem zwischen einem Beschickungsschacht und einer Abgabeöffnung den Materialflußquerschnitt
ausfüllenden, um eine den Materialflußquerschnitt durchquerende Achse drehbaren
Zellenrad versehen, das mit in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden, sich nach seinem
Umfang öffnenden Zellen versehen ist, wobei die Zellen als zwischen beiden axialen
Enden des Zellenrades verlaufende, von Stegen getrennte flache Rinnen ausgebildet
sind, wobei ferner der Materialflußquerschnitt angrenzend an den Zellenradumfang
durch ein gegenüber dem Zellenrad feststehendes Messer mit dem Zellenrad zugewandter
Schneide begrenzt wird und die auf die Messerschneide zulaufenden Außenkanten der
Stege der Messerschnaide als Gegenschneiden zugeordnet sind Vorzugsweise sind beiderseits
des Zellenrades Messer angeordnet, so daß bei einer Verstopfung an dem in Laufrichtung
des Zellenrades den Beschickungsschacht begrenzenden Messer der Betrieb durch Wechsel
der Drehrichtung des Zellenrades fortgesetzt werden kann.
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Durch diese Ausführungsform einer Zellenrad-Dosiervorrichtung wird
sichergestellt, daß alle der Quetschwalzenpresse zugeführten Teilchen das zulässige
Maß nicht überschreiten, weil bereits ausreichend zerkleinerte Teilchen eingebettet
in die als flache Rinnen ausgebildeten Zellen die Vorrichtung ohne weitere Einwirkung
durchlaufen, während zu große Teile durch die Schneidwirkung des Zellenrades und
der ihm zugeordneten Messer auf die erforderliche Größe reduziert werden.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung besteht dabei noch darin,
daß die Stege schräg zur Zellenradachse verlaufen, wobei vorzugsweise Anfang und
Ende eines Steges in Umfangsrichtung um den Stegabstand gegeneinander versetzt sind,
wodurch sich einerseits ein ziehender Schnitt ergibt, andererseits eine nahezu kontinuierliche
Materialabgabe durch die Abgabeöffnung erreicht wird.
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Eine andere zweckmäßige Weiterbildung besteht darin, daß eine zur
Achse des Zellenrades parallele, den Eingabeschacht in Laufrichtung des Zellenrades
begrenzende, zum Schneidspalt zwischen Messer und Zellenrad führende Leitfläche
bezogen auf die den Schneidspalt enthaltende Radialebene in radialer Richtung einstellbar
ist.
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Damit läßt sich die Dosiervorrichtung auf die Verarbeitung von folienartigem
Material oder von massiven Kunststoffstücken umstellen, wobei die Größe der in den
Schneidbereich gelangenden Stücke begrenzbar ist.
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Wegen der zur Zerkleinerung massiver Kunststoff stücke aufzuwendenden
hohen Kräfte ist es zweckmäßiger, die
schneidende Dosiervorrichtung
vor allem bei der Verarbeitung von folienartigem Material einzusetzen, bei der Verarbeitung
von Kunststoffstücken die gewünschte Teilchengröße aber in einer Schneidmühle oder
in einem Granuliervorgang zu erzeugen und die bereits auf die gewünschte Teilchengröße
gebrachten Teilchen nur noch durch eine Dosiervorrichtung zu führen, Wegen der zur
Beschickung der Quetschwalzenpresse erwünschten Kontinuierlichkeit des Materialflusses
kann auch in diesem Fall kein übliches Zellenrad mit großvolumigen Zellen benutzt
werden, weil ein solches Zellenrad das Material intermittierend und in jeweils relativ
großer Menge abgibt. Man wird also auch in diesem Fall von dem oben bereits erwähnten
Zellenrad Gebrauch machen, das Zellen in Form flacher, schräg zur Zellenradachse
verlaufender Rinnen aufweist, wodurch sich die kontinuierliche Abgabe relativ kleiner
Mengen erreichen läßt.
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Da eine Zerkleinerung der bereits die gewünschte Größe aufweisenden
Teilchen nicht mehr erforderlich ist und deshalb die Anordnung von Messern entbehrlich
ist, besteht die Gefahr, daß Teilchen zwischen dem Zellenrad und der den Materialflußquerschnitt
begrenzenden Wandung eingeklemmt werden, sich durch Reibung erhitzen und so eine
zähplastische Masse entsteht, die die Vorrichtung verstopft Zur Überwindung dieses
Problems besteht eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung darin, daß die Dosiervor-
richtung
zwei parallel nebeneinander angeordnete, den Materialflußquerschnitt ausfüllende,
synchron gegenläufig antreibbare Zellenwalzen aufweist, daß die Zellenwalzen am
Umfang nach Art einer Schrägverzahnung mit rinnenförmige Zellen voneinander trennenden
Stegen versehen sind und daß der Achsabstand und die Winkelstellung der Walzen zueinander
in Umlaufrichtung einstellbar ist.
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Da im Füllbereich beide Zellenwalzen gegen die Mitte des Materialflußquerschnitts
bewegt werden, kann sich kein Material zwischen den Walzen und der Wandung festklemmen.
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Dabei kann durch entsprechende Einstellung zumindest einer Walze zwischen
den Stegen beider Walzen ein der maximal erwünschten Teilchengröße entsprechender
Zwischenraum eingestellt werden. Enthält das zugeführte Material noch Teilchen,
die dieses Maß überschreiten, so werden sie zwischen den Stegen beider Walzen auf
das gewünschte Maß zerquetscht. Diese Dosiervorrichtung eignet sich aber auch dazu,
pulverförmiges Material in der für den Betrieb der Quetschwalzenpresse erwünschten
kontinuierlichen und relativ fein verteilten Art zu dosieren. Hierzu werden die
Walzen so in ihrer Drehwinkelstellung verstellt, daß sich die Flanken der Stege
bzw. der Zähne der Schrägverzahnung berühren, wenn sie den Eingriffsbereich durchlaufen,
so daß das pulverförmige Material nicht zwischen den Zellenwalzen durchrieseln kann,
sondern entsprechend dem Volumen der Dosierkammern und der Umlaufgeschwindigkeit
der Walzen dosiert abgegeben wird. Durch den schrägen Verlauf der Stege, die
vorzugsweise
wieder so angeordnet sind, daß Anfang und Ende eines Stegs um den Stegabstand gegeneinander
versetzt sind, ergibt sich eine Materialabgabe die kontinuierlich das Förderband
quer zur Laufrichtung bestreut, wobei der Streuvorgang am einen Seitenrand des Bandes
beginnt, wenn er am anderen Seitenrand endet, so daß eine möglichst gleichmäßige,
dünne Materialverteilung auf dem Band erreicht wird.
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Da die Quetschwalze die Möglichkeit eröffnet, unterschiedliche Materialien
gleichzeitig zu verarbeiten, z.B. pulverförmigen Kunststoff, Folienabfälle und zerkleinerte
Kunststoffbruchstücke, und da es für die beabsichtigte Weiterverarbeitung des die
Quetschwalzenpresse verlassenden Materials von Bedeutung sein kann, ein bestimmtes
Mischungsverhältnis einzuhalten, besteht noch eine vorteilhafte Ausgestaltung darin,
daß in Laufrichtung des Förderbandes mehrere Dosiervorrichtungen aufeinanderfolgend
angeordnet sind.
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Um das erfindungsgemäße Verfahren mit möglichst geringem Energieaufwand
durchzuführen, kann man sich nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform nutzbar
machen, daß die Lager der Quetschwalze gekühlt werden müssen Man kann die Lager
in einen Kühlmittelkreislauf einbeziehen und das erwärmte Kühlmittel durch die Zellenräder
bzw. Zellenwalzen der Dosiervorrichtungen führen, so daß der durch die Dosiervorrichtungen
zugemessene Kunststoff bereits vorgewärmt wird.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen
in Verbindung mit der Beschreibung.
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Anhand der nun folgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele der Erfindung wird diese näher erläutert.
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Es zeigt: Fig. 1 eine schematische, teilweise geschnittene Seitenansicht
einer Anlage zur Verarbeitung von Kunststoff und Kunststoffabfällen, Fig. 2 einen
Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 einen schematischen Schnitt durch
eine Ausführungsform einer für diese Anlage bestimmten Dosiervorrichtung, Fig. 4
einen schematischen Schnitt durch eine Variante der in Fig. 3 gezeigten Dosiervorrichtung,
Fig. 5 eine schematische Draufsicht auf die Dosiervorrichtung nach Fig. 4, Fig.
6 eine andere Bauform einer Dosiervorrichtung, Fig. 7 eine Draufsicht auf diese
Dosiervorrichtung und Fig. 8 einen schematischen Schnitt durch eine in einer Zellenwalze
angeordnete Kupplungseinrichtung.
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Eine Quetschwalzenpresse bekannter Art zur Verarbeitung von Kunststoff,
vorzugsweise auch Kunststoffabfällen, ist in Fig. 1 schematisch dargestellt und
mit 10 bezeichnet. Sie besteht aus einem Gehäuse 12, in welchem eine Walzenkammer
14 mit horizontaler Achse ausgebildet ist, in der mit radialem Abstand von der Wandung
16 der Walzenkammer 14 eine zylindrische, beheizbare Quetschwalze
18
drehbar gelagert ist. In den in der Zeichnung unmaßstäblich groß dargestellten Ringraum
20 zwischen Quetschwalze 18 und der Wandung 16 der Walzenkammer 14 mündet von oben
ein Füllschacht 22, über welchen die zu verarbeitenden Materialien eingegeben werden
können.
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Im Ringraum 20 sind anschließend an die Einmündung des Füllschachts
22 z.B. drei Quetschsegmente 24a, 24b und 24c angeordnet, die den Ringraum 20 jeweils
bis auf einen engen Spalt einengen, wodurch das eingefüllte Kunststoffmaterial einer
starken Quetschung unterworfen wird. Im Anschluß an das letzte Quetschsegment 24c
öffnet sich der Ringraum durch einen Austrittskanal 26, in welchen die durch Hitze
und Druck plastifizierte Kunststoffmasse durch einen Abstreifer 28 abgedrängt wird.
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Der über den Austrittskanal 26 austretende Kunststoff wird in an sich
bekannter Weise entweder granuliert oder in Formen überführt und durch Preßverfahren
zu Werkstücken weiterverarbeitet, er kann aber auch in einem Extruder 29 mit einem
für die Durchführung eines Extrusionsverfahrens ausreichenden Druck beaufschlagt
und durch eine in einem Extruderkopf 31 angeordnete Extrusionsdüse extrudiert werden,
wofür die Quetschwalzenpresse 10 selbst nicht den erforderlichen Druck aufbaut.
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Bei der bisher üblichen Betriebsweise der Quetschwalzenpresse 10 wird
zu Stücken geeigneter Größe zerkleinerte Kunststoff, vorzugsweise Kunststoffabfall,
direkt in den Füllschacht 22 eingebracht, wo er durch die mit einem Film aus plastifiziertem
Kunststoff überzogene Quetschwalze 18 erfaßt und in den Ringraum 20 gezogen
wird.
Der Kunststoff wird dabei ungeordnet in den Füllschacht eingeworfen und durch die
Schachtwandungen nach unten geführt. Bei der gezeigten Anlage sind zwischen dem
ungeordnet mit Kunststoff versorgten Beschickungsbereich, der aus später noch näher
erläuterten Gründen hier auf geteilt auf zwei Beschickungsschächte 30 zweier Dosiervorrichtungen
32 dargestellt ist, und dem Füllschacht 22 der Quetschwalzenpresse 10 diese zumindest
annähernd kontinuierlich arbeitenden Dosiervorrichtungen 32 und ein horizontal verlaufendes,
eben geführtes Förderband 34 eingefügt, welches das aus den Dosiervorrichtungen
32 zugemessene Material in den Füllschacht 22 abwirft. Die Breite der Materialabgabeöffnungen
36 der Dosiervorrichtungen 32, die Breite des Förderbandes 34 und die Breite des
Füllschachtes 22 sind so bemessen, daß das aus der Abgabeöffnung 36 austretende
und auf dem Förderband 34 als dünne Schicht abgelagerte Material in möglichst gleichmäßiger
Verteilung über die gesamte Breite der Quetschwalze 18 auf diese unmittelbar als
dünne Schicht aufgetragen wird, wobei es von dem Film aus plastifiziertem Kunststoff
durch dessen Klebewirkung erfaßt, angeschmolzen und in den Ringraum 20 gegen das
erste Quetschsegment 24a befördert wird.
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Für den zuverlässigen Ablauf der Beschickung der Quetschwalzenpresse
10 mit folienartigem Material oder pulverförmigem Material kommt es entscheidend
darauf an, daß der Zustrom dieses Materials zur Quetschwalze 18 gleichmäßig über
deren gesamte Breite verteilt und mit einer relativ geringen Schichtstärke erfolgt,
damit sich an dem Einlaufspalt 38 des Ringraums 20 kein Materialstau
bildet,
wie dies bisher der Fall ist, wenn Folienmaterial unmittelbar in den Füllschacht
22 eingefüllt wird.
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Um eine gleichmäßige, dünne Beaufschlagung der Quetschwalze 18 mit
dem Füllgut zu erreichen, wird der Zustrom des Materials einerseits durch die Dosiervorrichtungen
32 auf eine den jeweiligen Materialeigenschaften entsprechende Menge eingestellt
und zugleich wird die Laufgeschwindigkeit des Förderbandes 34 ebenfalls abhängig
von den Materialeigenschaften eingestellt, wobei einerseits die Geschwindigkeit
so hoch gewählt wird, daß sich auf dem Band nur eine relativ dünne Materialschicht
ausbildet, und am in Föderrichtung gelegenen Bandende 35, dem Abwurfende, über dem
Füllschacht 22 nur eine entsprechend dünn verteilte Materialmenge abgegeben wird,
während andereseits die Position des Abwurfendes 35 so eingestellt wird, daß am
Abwurfende 35 die Abwurfkurve 40 des Materials, das das Bandende 35 im freien Fall
bis zur Quetschwalze 18 verlassen soll, nicht in Kollision mit der vorderen oder
hinteren Wandung des Füllschachts 22 gelangt, Sobald nämlich das vom Förderband
34 abgeworfene Material auf eine feste Wand auftrifft, besteht die Gefahr, daß sich
Materialstauungen ausbilden, die die Bildung einer gleichmäßig dünnen Materialschicht
auf der Oberfläche der Quetschwalze verhindern. Es hat sich gezeigt, daß selbst
der Einsatz von Rüttelvorrichtungen die Bildung von Materialansammlungen nicht verhindern
kann, wenn das auf die Quetschwalze 18 aufzubringende Material vor dem Auftreffen
auf die Quetschwalze auf die Wandung des Füllschachts 22 auftrifft0
Um
dies zu vermeiden, ist das Förderband 34 in einem in Förderrichtung längs einer
Führung 38 einstellbaren Rahmen 4t angeordnet. In einem die Führung 38 tragenden
Unterbau 42 ist eine Stellspindel 44 gelagert, die mit einem Handrad 46 versehen
ist und durch eine am Rahmen 41 angebrachte Mutter 48 geführt ist, so daß durch
Drehung des Handrads 46 die Position des Rahmens 41 und damit des Abwurfendes 35
des Förderbandes 34 einstellbar ist.
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Um die gleichmäßige Verteilung des aus den Dosiervorrichtungen 32
auf das Förderband 34 abgegebenen Materials bis zum Bandende 35 aufrechtzuerhalten,
ist das Förderband 34 horizontal angeordnet -und außerdem ist sein zur Materialaufnahme
bestimmtes Obertrum 50 durch eine Stützplatte 52 abgestützt, die das Obertrum 50
auch quer zur Laufrichtung eben hält, so daß der Gefahr vorgebeugt ist, daß sich
das Material aufgrund einer sonst möglichen Querwölbung des Obertrums 50 gegen die
Bandmitte oder auch gegen die Bandränder verdichtet. Da das Band im wesentlichen
über die gesamte Breite mit Material bedeckt wird, verhindern seitliche Abschirmleisten
54a und 54b, die den Spalt zwischen dem unteren Ende der Dosiervorrichtungen 32
und dem Förderband 34 überbrücken und auf der Bandinnenseite von nahe den Seitenrändern
des Förderbandes 34 angeordneten seitlichen Rippen 56a und 56b diese Rippen überlappen,
daß aus den Dosiervorrichtungen 32 austretendes Material neben das Band 34 gelangt.
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In Fig. 3 ist eine Dosiervorrichtung gezeigt, wie sie insbesondere
für die Verarbeitung von Kunststoffolien geeignet ist. Herkömmliche Zellenrad-Dosiervorrichtungen,
bei welchen in einer teilweise zylindrischen, zwischen einem Beschickungsschacht
und einer Abgabeöffnung angeordneten Kammer ein Zellenrad umläuft, das durch von
einer Nabe ausgehende radiale Wände in Zellen unterteilt ist, ,lie jeweils ein bestimmtes
Materialvolumen aus dem Bereich des Beschickungsschachtes zur Abgabeöffnung befördern,
wobei die pro Zeiteinheit abgegebene Menge durch die Umlaufgeschwindigkeit des Zellenrades
bestimmt wird, eignen sich nicht für die Zumessung von folienartigem Material. Die
Folien bzw. Folienteile werden zwischen den radial außen liegenden Kanten der Radialwände
und der Kammerwandung eingequetscht und erwärmen sich durch Reibung, so daß sich
nach kurzer Zeit eine zähplastische Masse bildet, die den weiteren Betrieb des Zellenrades
unmöglich macht. Außerdem würden derart große Zellen den Durchtritt sehr großer
Folienstücke gestatten, welche aber beim erfindungsgemäßen Verfahren absolut unerwünscht
sind und den Betrieb der Quetschwalzenpresse 10 beeinträchtigen würden, weshalb
ausgeschlossen werden muß, das derart große Folienstücke bis zur Quetschwalzenpresse
10 gelangen.
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Die in Fig. 3 gezeigte Konstruktion einer Dosiervorrichtung unterscheidet
sich deshalb von den bekannten Zellenrad-Dosiervorrichtungen vor allem dadurch,
daß das Zellenrad 58 als Walze ausgebildet ist, die an ihrem Umfang mit einer größeren
Anzahl von rillenförmigen Zellen 60 versehen ist, die einen entsprechend geringen
Querschnitt
besitzen und damit jeweils nur zur Aufnahme eines relativ geringen Materialvolumens
geeignet sind.
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Um dem Anhaften von Material in den Zellen 60 vorzubeugen, sind die
Zellen 60 im Querschnitt ausgerundet.
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Die zwischen den Zellen 60 verbleibenden Stege 62 wirken mit einem
an der Kammerwandung 64 gelagerten Messer 66 derart zusammen, daß die jeweils vorauslaufende
Kante 68 der Stege 62 als Gegenschneide mit der parallel zur Achse des Zellenrades
58 verlaufenden Schneide 70 des Messers 66 zusammenwirkt. Um einen wirksamen, ziehenden
Schnitt zu erzielen, verlaufen die Zellen 60 bzw. Stege 62 nicht parallel zur Achse
des Zellenrades 58, vielmehr verlaufen sie etwas schräg, vorzugsweise derart, daß
am einen axialen Ende des Zellenrades 58 die vorauslaufende Kante 68 des vorauslaufenden
Steges 62 gerade den schneidenden Kontakt mit der Schneide 70 verliert, wenn am
anderen axialen Ende des Zellenrades 58 gerade die vorauslaufende Kante 68' des
nachfolgenden Steges 62' den schneidenden Kontakt mit der Schneide 70 beginnt.
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Die in Laufrichtung des Zellenrades 58 den Beschickungsschacht 30
begrenzende Wandung 72 ist bis in den Bereich der Schneide 70 geführt, so daß sich
ein keilförmiger Einzugsspalt 74 bildet, durch den das Material dem Schneidbereich
und den dosierenden Zellen 60 zugeführt wird. Sollte sich Material im Schneidbereich
verklemmen, wird die Drehrichtung des Zellenrades 58 umgekehrt. Da die Anordnung
symmetrisch gestaltet ist, d.h. jeder Drehrichtung jeweils ein Messer 66 zugeordnet
ist, kann dieser Wechsel jederzeit durchgeführt werden. Um die kontinuierliche Arbeit
aufrechtzuerhalten, besteht auch
die Möglichkeit, das an der Zellenradwelle
auftretende Drehmoment zu überwachen und beim Überschreiten eines vorgegebenen Wertes
die Drehrichtung zu wechseln.
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Diese Anordnung ist für die Zufuhr folienartiger Materialien gut geeignet,
weil die Folien in den Einzugsspalt 74 gezogen und entsprechend der dichten Folge
der Stege 62 und dem geringen Volumen der Zellen 60, wie auch infolge des schrägen
Verlaufs der Zellen 60, die Dosiervorrichtung als relativ dünner Strom flockenartiger
Teilchen verlassen.
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Die Quetschwalzenpresse 10 eignet sich nicht nur zur Verarbeitung
folienartiger oder pulverförmiger Materialien, vielmehr kann auch Granulat oder
entsprechend zerkleinertes, aus Kunststoffabfällen gewonnenes Material verarbeitet
werden, wobei außerdem die Möglichkeit besteht, diese unterschiedlichen Materialien
in beliebigem Verhältnis zu mischen. Es ist deshalb zweckmäßig, die vorstehend beschriebene
Dosiervorrichtung 32 so auszugestalten, daß sie je nach Materialanfall oder Bedarf
entweder folienartige Materialien oder aber auch aus einer Schneidmühle stammende
Kunststoffteile dosieren kann. Dieser Anforderung wird die Dosiervorrichtung 76
nach Fig. 4 gerecht, bei welcher zusätzlich zu der in Fig. 3 gezeigten Konstruktion
die zum Einzugsspalt 74' führenden Wandungen 72' in der durch die Messerschneiden
verlaufenden Diametralebene in radialer Richtung einstellbar sind, wobei die Einstellmöglichkeit
mehr oder weniger schematisch durch vier mit jeder Wandung 72 verbundene Gewindebolzen
78 angedeutet ist, die durch jeweils in
feststehende äußere Wandungselemente
80 eingefügte Führungshülsen 82 parallel zueinander geführt sind und die außerdem
paarweise vertikal angeordnete Bügel 84 durchqueren, die mit Abstand von den Wandungselementen
80 angeordnet sind und mit dem insgesamt mit 86 bezeichneten Gehäuse der Dosiervorrichtung
76 verbunden sind. Beiderseits eines jeden Bügels 84 sind auf den Gewindebolzen
78 Muttern 88a und 88b angeordnet, die es gestatten, die Gewindebolzen und damit
die mit ihnen verbundenen Wandungen 72' in einer zu der durch die Schneiden 70'
gelegten Diametralebene parallelen Richtung einzustellen und festzustellen. Man
wird den Abstand der Innenflächen der Wandungen 72' von der Messerschneide 70' entsprechend
der maximal zulässigen Teilchengröße so wählen, daß nur Teile bis in die Schneidzone
gelangen, die dort auf die maximale Teilchengröße zerkleinert werden können.
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Bei beiden Varianten der Dosiervorrichtung sind die Messer 66 bzw.
66' mit Langlöchern 90 versehen und können durch Schraubverbindungen 92 justiert
werden.
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Die Zellenräder 58 sind hohl ausgebildet und durch dem Fachmann bekannte
und deshalb hier nicht näher erläuterte Anschlüsse kann über die aus beiden Seiten
aus dem Gehäuse 86 nach außen geführte Wellenstummel 94 bzw. 96 Kühlmittel durch
das Zellenrad 58 geführt werden, welches in einem schematisch in Fig. 1 und 2 angedeuteten,
mit 98 bezeichneten Kühlmittelkreislauf zirkuliert und das zur Kühlung der Lager
der Quetschwalze 18 dient. Damit wird die von diesen Lagern abgeführte Wärme nutzbar
gemacht, um den zuzuführenden Kunststoff im Bereich der Dosiervorrichtungen vorzuwärmen,
wodurch sich für die Anlage insgesamt
eine Senkung des Energiebedarfs
ergibt, weil sich der Energiebedarf im Bereich der Quetschwalzenppesse 10 entsprechend
verringert.
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Wie bereits in der Einleitung erläutert wurde, kann man für die Zufuhr
von pulverförmigem Material oder bereits in einer Schneidmühle zerkleinertem Material
vorteilhaft eine Dosiervorrichtung einsetzen, welche selbst keine Schneideinrichtung,
dafür aber zwei gegenläufig angetriebene Walzen besitzt. Eine solche Dosiervorrichtung
100 ist in den Fig. 6 bis 8 dargestellt.
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Ein im wesentlichen rechteckiges Gehäuse 186 umgrenzt den Materialflußquerschnitt
der von zwei parallel nebeneinander angeordneten Zellenwalzen 158a und 158b unterbrochen
wird. Die in den Fig. 6 und 7 links dargestellte Walze 158a ist ortsfest aber drehbar
im Gehäuse 186 gelagert, dagegen ist die rechte Walze 158b drehbar in Lagern 159
gelagert, die in horizontalen Führungen 161 im Gehäuse 186 verstellbar sind. Zu
diesem Zweck sind mit den Lagern 159 drehbar, in axialer Richtung jedoch fest Gewindespindeln
163 verbunden, die durch am Gehäuse 186 angeordnete Muttern 165 geführt und am freien
Ende z.B. mit einem Vierkant 167 zum Aufstecken einer Kurbel versehen sind.
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Die Zellenradwalzen 158a und 158b sind ähnlich wie die oben beschriebenen
Zellenräder 58 mit relativ flachen, ausgerundeten, von Stegen 162 getrennten, nach
Art einer Schrägverzahnung angeordneten Zellen 160 versehen, wobei die Flanken der
Stege 162 so geformt sind, daß sich bei entsprechendem Achsabstand beider Zellenradwalzen
158a
und 158b und bei einer entsprechenden Winkelstellung beider
Zellenwalzen die Flanken aneinander abwälzen können.
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Um eine solche Einstellung der beiden Zellenradwalzen 158a und 158b
zu ermöglichen, ist nicht nur die Einstellung der Zellenradwalze 158b in horizontaler
Richtung mittels der Gewindespindeln 163 erforderlich, vielmehr muß auch eine entsprechende
Justierung der Zellenradwalze 158b in bezug auf ihre eigene Drehachse durchgeführt
werden. Zu diesem Zweck ist, wie in Fig 8 nur schematisch als eine mögliche Bauform
dargestellt ist, die Zellenwalze 158b durch eine Konuskupplung 169 mit ihrer Achse
171 verbunden. Die Achse 171 ist hohl und enthält eine Stellspindel 173, die an
ihrem nach außen ragenden Ende mit einem Vierkant 175 zum Aufstecken einer Kurbel
versehen ist. Im Bereich der Konuskupplung ist die Achse 171 mit einem Schlitz 177
versehen, durch welchen ein Greifer 179 nach außen ragt, der innerhalb der Achse
171 mit einer Gewindebohrung versehen ist, die von der Stellspindel 173 durchquert
wird. Der Greifer 179 wirkt mit einem in Bezug auf die Achse 171 axial verstellbaren
Klemmkonus 181 zusammen, der als Teil der Konuskupplung 169 mit einem mit der Zellenwalze
158b verbundenen Konus 183 zusammenwirkt.
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Wird durch Drehung der Spindel 173 der an einer Drehung gehinderte
Greifer 179 in Fig. 8 nach rechts bewegt, wird die Konuskupplung 169 entlastet,
was durch eine nicht gezeigte Feder unterstützt werden kann und die Zellenwslze
158b kann gegenüber der Achse 171
verdreht werden. Anschließend
wird die Stellspindel 173 in Gegenrichtung gedreht und der Greifer 179 spannt die
beiden Teile 181 und 183 der Konuskupplung fest zusammen, so daß die Zellenwalze
drehfest mit der Achse 171 verbunden ist.
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Gegebenenfalls kann an beiden Enden der Zellenwalze 158b eine Kupplung
vorgesehen werden, wozu die Stellspindel die Achse 171 auf eine entsprechende Länge
durchziehen muß.
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In einem an einer Stirnseite des Gehäuses 86 angeordneten Getriebekasten
101 befindet sich ein Kettentrieb für den synchronen, gegenläufigen Antrieb beider
Zellenwalzen 158a und 158b. Jeder der Walzen ist ein Kettenrad 103 bzw. 104 zugeordnet
und die Antriebskette 102 kreuzt die durch die Achsen beider Zellenwalzen 158a und
158b verlaufende Ebene, so daß die Kettenräder 103 und 104 gegenläufig angetrieben
werden. Die Kette 102 ist über zwei Umlenkräder 105 und 106 geführt, von denen das
Umlenkrad 105 vertikal einstellbar ist, was schematisch durch eine Führung 107 und
eine mit einem Vierkant 108 versehene Stellspindel 109 (Fig. 2) angedeutet ist.
Es können somit Veränderungen des Achsabstandes der Zellenwalzen 158a und 158b ausgeglichen
werden, während andererseits eine Umkehrung der Laufrichtung der Zellenwalzen 158a
und 158b möglich ist, wenn dies z.B bei der Reinigung erwünscht ist.
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Der Antrieb der Zellenwalzen 158a und 158b wird beispielsweise über
den Wellenstummel 194 durchgeführt.
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In einer für die Dosierung von Granulat oder kleinen Kunststoffteilchen
z.B aus einer Schneidmühle geeigneten Einstellung ist die Winkelstellung der Zellenwalze
158b so gewählt, daß in der Eingriffs zone beider Walzen der Steg 162 der einen
Walze genau in die Mitte der Zelle 160 der anderen Walze ragt, wobei die Flanken
der Stege 162 sich nicht berühren; es verbleibt vielmehr ein der maximal zulässigen
Teilchengröße entsprechender Spalt frei. Dabei wird auch der Achsabstand beider
Walzen 158a und 158b so eingestellt, daß die in Umfangsrichtung verlaufende Begrenzung
des Steges der einen Walze einen entsprechenden Abstand vom Grund der Zelle 160
der anderen Walze einhält.
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Gelangen das Maximalmaß überschreitende Teilchen in den Eingriffsbereich,
so werden sie durch den Druck der Walzen 158a und 158b auf das Maximalmaß gequetscht.
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Durch entsprechende Veränderung der Winkelstellung und des Achsabstandes
kann die Vorrichtung gegebenenfalls auf andere Teilchengrößen eingestellt werden.
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Um auch die Dosierung von pulverförmigem Material zu ermöglichen,
werden die beiden Zellenwalzen so eingestellt, daß sich die Flanken der Stege 162
im Eingriffsbereich aneinander abwälzen, so daß verhindert wird, daß pulverförmiges
Material durch Lücken der Verzahnung ungehindert hindurchrieseln kann.
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Durch die für die Dosierung pulverförmiger Materialien erforderliche
Annäherung der Zellenwalzen 158a und 158b würde zwischen dem der Gehäusewandung
186 benachbarten Bereich der Zellenwalze 158b und der Gehäusewandung ein Spalt geöffnet,
der seinerseits das Durchrieseln des Materials ermöglichen würde, wenn auch die
dort nach oben gerichtete Bewegung der Zellenwalze 158b dem etwas entgegenwirkt.
Zweckmäßig ist es daher, wenn man in diesem Bereich ein mit den Lagern 159 verbundenes
und gemeinsam mit diesen und der Zellenwalze 158b verstellbares inneres Wandungselement
172' vorsieht, das dem Umfang der Zellenwalze 158b eng benachbart angeordnet ist.
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Um die Zugänglichkeit der Zellenwalzen 158a und 158b zur Beseitigung
von gegebenenfalls eingeklemmtem Material und generell zur Reinigung zu erleichtern,
kann der obere Gehäuseteil 186' um ein Scharnier 191 hochgeklappt werden.
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Durch Anordnung mehrerer Dosiervorrichtungen über dem Förderband 34,
auch von unterschiedlicher Bauform z.B.
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speziell für folienartiges bzw. pulverförmiges Material, kann eine
bis zum Abwurf in den Füllschacht 22 der Quetschwalzenpresse ihr Mischungsverhältnis
beibehaltende Mischung der zuzuführenden Materialien in einer für den optimalen
Betrieb der Quetschwalzenpresse erwünschten dünnen Schichtung vorbereitet werden.
Die so ausgestaltete Anlage kann damit nicht nur zur Verarbeitung insbesondere folienartiger
oder pulverförmiger Materialien, sondern aller praktisch anfallenden Kunststoffmaterialien
in reiner oder gemischter Form eingesetzt werden, wobei
durch die
Zuführung aller Materialien in den Quetschbereich der Quetschwalzenpresse 10 als
gleichmäßig verteilte, zusammenhängende, an die Quetschwalze 18 angeschmolzene Schicht
ein störungsfreier Betrieb mit beachtlicher Leistungssteigerung beobachtet werden
kann.
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Bei der Verarbeitung von Kunststoffabfällen wird zwar versucht, Metallkörper
oder -teilchen aus dem Kunststoffmaterial zu entfernen, wofür Metalldetektoren und/oder
magnetisch wirkende Metallabscheider -eingesetzt werden, um insbesondere Stahlteile
oder -teilchen zu entfernen, die die Ursache kostspieliger Schäden sein können.
Es hat sich in der Praxis allerdings gezeigt, daß trotzdem nicht ausgeschlossen
werden kann, daß den Zerkleinerungsvorrichtungen, z.B. Schneidmühlen, noch metallische
Teile zugeführt werden, die zusammen mit durch Verschleiß anfallenden Teilchen,
wie z.B. ausgebrochenen Teilen von Schneiden, auch noch in dem streufähigen, zur
Beschickung der Quetschwalzenpresse bestimmten Material zu finden sind. Um kostspielige
Schäden zu vermeiden und die Qualität der erzeugten Kunststoffprodukte zu verbessern,
sollten diese Teilchen vor der Quetschwalzenpresse aus dem zu verarbeitenden Material
entfernt werden, wozu sich durch die Ausbildung einer dünnen Materialschicht auf
dem Förderband eine besonders gute Gelegenheit bietet, weil der Abstand zwischen
dem Magneten und den gegebenenfalls zu entfernenden Materialteilchen sehr gering
gehalten werden kann und der Widerstand der nichtmetallischen Materialteilchen gegen
die Entfernung der Metallteilchen ebenfalls gering ist.
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Es wird deshalb beispielsweise zwischen den Dosiervorrichtungen 32
und dem Abwurfende 35 des Förderbandes 34 eine das Band in voller Breite überquerende,
schematisch dargestellte und mit 23 bezeichnete Vorrichtung zur magnetischen Metallabscheidung
angeordnet, wobei vorzugsweise deren Abstand vom Förderband 34 in vertikaler Richtung
einstellbar ist. Es kann sich dabei um eine Magnetleiste mit einer Reinigungseinrichtung
handeln, oder um ein das Förderband 34 kreuzendes Band, das entweder selbst magnetisch
ist oder das auf der dem Förderband 34 zugewandten Seite eines Magneten verläuft
und dem abseits vom Förderband 34 ein Abstreifer zugeordnet ist. Man kann aber auch
die im Bereich des Abwurfendes 35 angeordnete Umlenkwalze 37 für das Förderband
34 magnetisch bestücken, um dadurch die Metallteilchen über den Abwurfbereich hinaus
am Förderband 34 festzuhalten, wozu sich gegebenenfalls noch eine magnetische Verlängerung
im Bereich des Untertrums 51 des Förderbandes 34 als zweckmäßig erweist, um die
Abstreifstelle für die metallischen Teilchen in ausreichender Entfernung vom Abwurfende
35 anordnen zu können. Noch eine andere Möglichkeit besteht darin, daß das Förderband
34 selbst magnetisch ausgebildet wird, z.B. durch eingebettete Permanentmagnete,
so daß es die metallischen Teilchen über das Abwurfende 35 hinaus festhält und bis
zu einem Abstreifer mit sich führt.
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In allen diesen Fällen ermöglicht die relativ dünne Materialschicht
auf dem Förderband 34 eine optimale Entfernung etwa vorhandener metallischer Körper.
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- L e e r s e i t e -