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Verfahren und Vorrichtung zum Aufteilen eines plastifi-
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zierten, aus einer Mündung austretenden Kunststoffstrangs.
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Die Erfindung betrifft ein Vzrfahren und eine Vorrichtung zum Aufteilen
eines plastifizierten, aus einer Mündung austretenden, insbesondere aus verunreinigten
Kunststoffabfällen gewonnenen Kunststoffstrangs, wobei nach dem Austritt einer vorgegebenen
Menge aus der Mündung der Kunststoffstrang durchtrennt wird.
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Es ist mittlerweile möglich, Kunststoffabfälle unterschiedlicher Art,
auch verunreinigte Kunststoffabfälle, zu einem für die Weiterverarbeitung geeigneten
Plastifikat zu verarbeiten. Eine hierfür geeignete Quetschwalze ist z.B. in der
DE-OS 30 23 163 beschrieben. Da die Zusammensetzung der zu plastifizierenden Kunststoffabfälle
gewissen Schwankungen unterworfen ist, lassen sich entsprechende Schwankungen im
Ablauf des Plasti-
fizierungsverfahrens nicht vermeiden, so daß
der Ausstoß der Plastifizierungsvorrichtung zwar kontinuierlich, nicht jedoch mit
stets gleichbleibender Gesc#hwindigkeit und Materialdichte erfolgt.
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Da der Plastifizierungsvorgang zur wiederverwendbaren Aufbereitung
von Abfallkunststoffen einen zur unmittelbaren Weiterverarbeitung z.B. in Formpressen
geeigneten plastischen Werkstoff liefert, ist es aus Gründen der Energieeinsparung
erwünscht, diese Weiterverarbeitung sofort an den Plastifizierungsvorgang anzuschließen,
um Kosten für eine erneute Plastifizierung einzusparen.
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Um den erneuten Anfall von Abfallkunststoff möglichst gering zu halten
und eine rationelle Weiterverarbeitung z.B. auf mehreren Pressen mit gegebenenfalls
jeweils unterschiedlicher Füllmenge zu ermöglichen, ist es erforderlich, den aus
der Plastifiziervorrichtung austretenden Kunststoffstrang in einzelne, eine Zumessung
des jeweiligen Bedarfs ermöglichende Portionen zu unterteilen. Wegen der auf der
Verarbeitung unterschiedlicher Kunststoffabfälle beruhenden schwankenden Dichte
des plastifizierten Kunststoffs ist die Ermittlung der zuzumessenden Kunststoffmengen
nach der Zahl und gegebenenfalls der Größe der Portionen einer Bemessung nach dem
Gewicht vorzuziehen.
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Aber auch die Portionierung läßt sich nicht einfach in der Weise durchführen,
daß nach einer gewissen Taktzeit oder nach dem Austreten einer gewissen Stranglänge
aus der Mündung der P1#sLifizierungsvorrichtung der Strang
unterteilt
wird, weil einerseits die Austrittsgeschwindigkeit des Strangs Schwankungen unterworfen
ist und weil andererseits durch unterschiedlich große Gaseinschlüsse im Plastifikat
nicht zu vernachlässigende Schwankungen des Kunststoffanteils pro Längeneinheit
des erzeugten Kunststoffstrangs auftreten können.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu
schaffen, die mit einer gewissen Zuverlässigkeit eine mengenmäßige Dosierung des
aus einer Plastifizierungsvorrichtung austretenden Kunststoffs ermöglichen, insbesondere
wenn es sich dabei um einen aus Abfallkunststoffen wiederaufbereiteten Kunststoff
handelt.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei dem eingangs erwähnten Verfahren
darin, daß der aus der Mündung austretende Kunststoffstrang in eine Dosierkammer
gedrückt wird und dabei ein verstellbares, zur Veränderung des Volumens der Dosierkammer
geeignetes Wandungselement entgegen der Wirkung einer auf dieses Wandungselement
ausgeübten, konstanten Gegenkraft verdrängt, daß das Ausmaß dieser Verdrängung überwacht
und beim Erreichen eines vorgegebenen Wertes der Kunststoffstrang abgetrennt und
die Einlaßöffnung der Dosiervorrichtung geschlossen, sowie die in der Dosierkammer
befindliche Kunststoff portion aus der Dosierkammer abgegeben wird.
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Dabei wird durch den konstantgehaltenen Gegendruck zumindest ein Teil
des eingeschlossenen Gases aus dem Kunststoff ausgetrieben bzw. durch Zusammenpressen
der
Gase der die Dosierung verfälschende Einfluß der im Plastifikat
verbleibenden Gase minimiert.
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Vorzugsweise wird die Dosierkammer nach dem Abtrennen des Kunststoffs
und dem Verschließen der Einlaßöffnung vor der Abgabe der Kunststoffportion etwas
in Austrittsrichtung des Kunststoffstrangs bewegt, wodurch gegebenenfalls noch bestehende
Verbindungen der zähplastischen Nasse mit dem Mündungsbereich der Plastifiziervorrichtung,
welche das Ausbringen der Portion aus der Dosiervorrichtung behindern könnten, zu
unterbrechen.
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Eine Vorrichtung zum Aufteilen eines plastifizierten, aus einer Mündung
austretenden, insbesondere aus verunreinigten Kunststoffabfällen gewonnenen Kunststoffstrangs
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit einer Trennvorrichtung zum
Durchtrennen des Kunststoffstrangs, besteht erfindungsgemäß darin, daß eine Dosiervorrichtung
mit einer eine Einlaßöffnung aufweisenden Dosierkammer versehen ist, welche einen
zur Veränderung des Kammervolumens beweglichen Wandungsabschnitt aufweist, der in
Richtung seiner das Kammervolumen vergrößernden Bewegung über eine zur Erzeugung
einer dieser Bewegung entgegengerichteten Kraft geeignete Stütze abgestützt ist,
wobei eine Vorrichtung vorgesehen ist, die geeignet ist, diese Kraft wegunabhängig
konstant zu halten, und wobei ferner ein Sensor vorgesehen ist, um den von dem beweglichen
Wandungsabschnitt entgegen der Stützkraft zurückgelegten Weg zu überwachen und beim
Erreichen einer vorgegebenen Weglänge die Einlaßöffnung zu schließen und anschließend
eine Vorrichtung zur Abgabe
des in der Dosierkammer aufgenommenen
er K###t-#t#fg tl betätigen. Dabei kann der bewegliche Wandungsabschnitt als ein
in der Dosierkammer beweglicher Kolben ausgebildet sein, wobei zur Erzeugung der
Stützkraft ein mit einer Druckregelung verbundener Hydraulikzylinder dienen kann.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Einlaßöffnung
durch ein Trennmesser verschließbar, das in einer Ruhestellung eine die Einlaßöffnung
freigebende Durchlapöffnung aufweist und in der Querschnittsebene der Einlaßöffnung
zwischen einer Ruhe- und einer Schließstellung bewegbar ist, wobei der Rand der
Durchlaßöffnung als Schneide dient.
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Vorzugsweise ist die Dosiervorrichtung mit dem beweglichen Wandungsabschnitt
gemeinsam gegenüber dem Messer in der Ri&ntung bewegbar, in der der Kunststoffstrang
aus der Plastifiziervorrichtung aus- und in die Dosiervorrichtung eintritt, während
das Messer in einer in Bezug auf die Kunststoffausmündung an der Plastifiziervorrichtung
feststehenden Führung beweglich ist. Dabei ist vorzugsweise eine Steuerung vorgesehen,
welche die Dosiervorrichtung vom Messer abhebt, sobald dieses seine Schließstellung
eingenommen hat und anschließend die Vorrichtung zur Abgabe des Kunststoffs betätigt.
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Eine zweckmäßige Ausgestaltung besteht darin, daß die Vorrichtung
zur Abgabe des Kunststoffs aus der Dosiervorrichtung aus aufklappbaren Wandungselementen
der Dosiervorrichtung besteht, die geeignet sind, eine Öffnung
freizugeben,
durch welche die in der Dosiervorrichtung enthaltene Kunststoffportion nach unten
fallen kann.
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Vorzugsweise ist die der Dosiervorrichtung zugeordnete Steuerung so
ausgelegt, daß nach dem Schließen der Einlaßöffnung und dem Abheben der Dosiervorrichtung
vom Messer der bewegliche Wandungsabschnitt seine volumenvergrößernde Bewegung noch
etwas fortsetzt.
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Es ist bekannt, aus Mündungen austretenden plastifizierten Kunststoff
durch ein bewegliches Messer abzutrennen, wobei das Messer an der sich seitlich
an die Mündung anschließenden, in der Bewegungsrichtung des Messers verlaufenden
Flache als Gegenfläche für den Schnitt entlanggleitet Es ist ebenfalls bekannt,
Kunststoffabfälle, auch mit Verunreinigungen versehene Kunststoffabfälle, in einer
Plastifiziervorrichtung zu einer weiterverarbeitbaren Masse zu plastifizieren und
sie z.B. in Pressen zu Formteilen weiterzuverarbeiten. Beispielsweise zur Beschickung
von Pressen ist es erforderlich, den plastifizierten Kunststoff, der die Plastifiziervorrichtung
als kontinuierlicher Strang verläßt, in einzelne, der Weiterverarbeitung zuzuführende
Abschnitte zu unterteilen, um den Pressen die benötigten Füllmengen zuführen zu
können.
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Versucht man, mit Trennvorrichtungen bekannter Art den plastifizierten
Kunststoffstrang zu durchtrennen, so
stößt die in der regel auf
schwlierigkeiten, weil nach relativ kurzer Betriebsdauer die Trennvorrichtung nicht
mehr funktionstüchtig ist. Als Ursache kann zunächst eine starke Verklebung des
Bewegungsbereichs des Messers mit Kunststoffrückständen festgestellt werden. Aufgrund
von eingehenden Untersuchungen besteht Veranl2ssun£ zu der Annahme, daß die eigentliche
Ursache des Problems in den vom Kunstoff mitgefülirten Verunreinigungen sehen ist,
wie z.B. Sznakörnchen, die sich im Bewegucgsbereich des Messers festsetzen oder
verleimen, wodurch des Messer seinen unmittelbaren Kontakt mit der Gegenflache verliert,
so daß einerseits der Schneidvorgang beeinträchtigt wird und andererseits in den
gebildeten Spalt plastifizierter Kunststoff eindringen kann, wodurch der Spalt zunehmend
vergrößert und der Zustand im Trennbereich rasch soweit verschlechtert wird, daß
die Funktionsuntüchtigkeit der Trennvorrichtung offensichtlich wird. Abhilfe konnte
bisher nur mit zeitraubenden und kostenintensiven, häufigen Reinigungen geschaffen
werden.
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Damit ein reibungsloser Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung
bzw. eine störungsfreie Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich ist,
besteht eine weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltung darin, daß der die Mündung
des Strangs an der Plastifizierungsvorrichtung umgebende Bereich in Bezug auf den
Öffnungsquerschnitt entgegen der Austrittsrichtung des Strangs unter Bildung eines
Freiraums für den Austritt von Fremdkörpern und Kunststoffresten hinterschnitten
ist, wobei Versuche gezeigt haben, daß damit tatsächlich ein
störungsfreier
Betrieb möglich ist. Es ist anzunehmen, daß Verunreinigungen, welche durch die Bewegung
des Messers aus dem Strang herausgelöst und in den Spalt zwischen der die Mündung
umgebenden, dem Messer zugeordneten Gegenkante und dem Messer gelangen, in diesen
Freiraum austreten und damit ihre schädliche Wirkung verlieren.
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Vorzugsweise ist die Mündung von einer in der Bewegung bahn des Messers
verlaufenden, ringförmigen Gegenfläche für das Messer umgeben, an deren Außenrand
sich die Hinterschneidung anschließt.
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Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung ist es, das das Messer eine
dem Mündungsquerschnitt angepaßte Durchtrittsöffnung für den Kunststoff aufweist,
die in Ruhestellung des Messers mit der Mündung deckungsgleich angeordnet ist und
während der Schneidbewegung volL-ständig aus dem Mündungsbereich herausbewegbar
ist.
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Noch eine andere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß auf
der von der Mündung abgewandten Seite des Messers eine mit der Mündung fluchtende
Aufnahme für den aus der Mündung austretenden Kunststoffstrang angeordnet ist und
daß diese Aufnahme in Austrittsrichtung des Strangs hin- und herbeweglich und derart
gesteuert ist, daß sie nach der Schneidbewegung des Messers einen vom Messer wegführenden
und zum Messer zurückkehrenden Hub ausführt, während das Messer sich in seiner auf
die Schneidbewegung folgenden, die Mündung abdeckenden F#ndstei }iw# befindet.
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Vorzugsweis ist das Messer linear beweglich geführt und die Führung
des Messers weist einen den Freiraum gewährleistenden Abstand von der Hinterschneidung
auf.
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Der Freiraum weist zweckmäßig einen aus der Schneidvorrichtung heraus
führenden Ausgang auf, welcher vorzugsweise nach unten geöffnet ist, um die Selbstreinigung
des Freiraums durch den freien Fall der in den Freiraum gelangenden Materialien
zu ermöglichen.
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Anhand der nun folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels der Erfindung wird diese näher erläutert.
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Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf den Austrittsbereich
einer Plastifiziervorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung, teilweise
im Schnitt, Fig. 2 eine im Maßstab vergrößerte Ansicht der Dosiervorrichtung im
Bereich der Linie II-II in Fig. 1 und Fig. 3 eine schematische Ansicht des Messers.
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In Fig. 1 ist ein Austrittskanal für den in einer nicht gezeigten
Plastifizierungsvorrichtung plastifizierten Kunststoff mit 14 bezeichnet. Das äußere
Ende dieses Austrittskanals 14 ist in Fig. 1 mit 16 bezeichnet.
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In einem feststehenden Rahmen 18 ist eine zweiteilige Messerführung
20a, 20b angeordnet, welche ein Messer
22 linear auf- und abbeweglich
führt. Das Messer 22 besitzt einen zur Abdeckung der Mündung l6 des Kanals 14 geeigneten
Abschnitt 22a und eine den Mündungsquerschnitt freigebende Durchtrittsöffnung 22b.
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Die Messerführung 20a, 20b ist an einem feststehenden Rahmen 18 befestigt,
an welchem über nicht näher dargestellte Längsführungen in Längsrichtung des Austrittskanals
14 eine aus einer Dosiervorrichtung 26 und einem dieser zugeordneten Kolben 28 mit
Kolbenführungsstange 30 bestehende Einheit gelagert ist. Mit der Kolbenstange 30
fest verbunden ist ein Querjoch 32, an welchem zwei Hydraulikzylinder 34a und 34b
angreifen, die andererseits über Konsolen 36a und 36b am Rahmen 18 abgestützt sind.
Mittels einer nicht dargestellten Regeleinrichtung kann in den Hydraulikzylindern
34a und 34b ein entgegen der Strangaustrittsrichtung gerichteter, gleichbleibender
Druck auf den Kolben 28 ausgeübt wer den, der einen Widerstand für den in die Dosierkammer
38 der Dosiervorrichtung 26 eindringenden, aus der Mündung 16 austretenden, zähplastischen,
Gaseinschlüsse enthaltenden Kunststoff darstellt, so daß das Gas zumindest teilweise
ausgetrieben und eine Kunststoffportion in der Dosierkammer 38 angesammelt wird,
deren Masse etwa dem Volumen proportional ist.
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Der Kolbenstange 30 ist eine nicht dargestellte Vorrichtung zur Wegüberwachung
zugeordnet. Z.b. könnten in Bewegungsrichtung der Kolbenstange 30 verstellbar angeordnete
Induictionsgeber vorgesehen sein, welche wahlweise von einer Steuerung aus aktivierbar
sind, um
je nach der Größe der von der Steuerung gerade abzurufenden
Kunststoffportion die Bewegung der Kolbenstange zunächst zu unterbrechen und das
Messer 22 zu betätigen. Es könnte aber auch eine optoelektronische Abtastung anhand
von Markierungen auf der Kolbenstange 30 vorgesehen sein, welche mit einem Impulszähler
zusammenarbeitet, um eine digital eingestellte Weglänge des Kolbens 28 zu überwachen
und beim Erreichen des vorgeegebenen Wertes das Messer 22 in seine Schließstellung
zu überführen und dann die weiteren Schritte mittels einer Steuerung ablaufen zu
lassen.
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Nach dem Schließen der Mündung 16 durch den Abschnitt 22a des Messers
22 wird die Dosiervorrichtung 26 mit dem Kolben 28 noch etwas in der Austrittsrichtung
des Kunststoffs gegenüber dem Rahmen 18 bewegt, an dem das Messer 22 in den Führungen
20a, 20b festgelegt ist, so daß sich die in der Dosierkammer 38 befindliche Kunststoffportion
vom Messer 22 entfernt und etwa noch vorhandene, vom Messer 22 nicht durchtrennte
Kunststoffbrücken abgerissen werden. Nach dieser Bewiegung kommt die Dosiervorrichtung
26 zum Stillstand, während der Kolben 28 noch etwas weiterbewegt wird, um auch den
Kolben 28 von der Kunststoffportion in der Dosierkartimer 38 zu lösen, damit diese
anschließend zuverlässig aus der Dosierkammer 38 abgegeben werden kann, wozu z.B.
die Wandung der Dosierkammer 38 zwei sich nach unten öffnende Klappen 40a und 40b
aufweist, die durch Hydraulikzylinder 42a, 42b betätigt, eine Öffnung freigeben
können, durch die die Kunststoffportion nach unten fallen kann.
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Anschließend laufen die Bewegungen in umgekehrter Reihenfolge ab:
der Kolben 28 und die Dosierkammer 38 kehren bis an das Messer 22 zurück, wobei
sich auch die Auswurföffnung für die Kunststoffportion geschlossen hat, und anschließend
wird das Messer 22 nach oben bewegt, so daß die Durchtrittsöffnung 22b den Austritt
des inzwischen angestauten Kunststoffs aus der Mündung 16 freigibt und der Vorgang
wieder wie beschrieben abläuft.
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Wie deutlich aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist im Bereich der Mündung
16 dem Messer 22 als Gegenfläche für den Schnitt nur eine verhältnismäßig schmale,
ringförmige Fläche zugewandt, an deren Außenrand sich entgegen der Austrittsrichtung
des Kunststoffstrangs eine Hinterschneidung anschließt, die einen Freiraum 68 bildet,
der sich zwischen den in vertikaler Richtung verlaufenden seitlichen Abschnitten
20b der Messerführung erstreckt, so daß in diesen Freiraum austretende Fremdkörper
oder Kunststoffrückstände durch ihr eigenes Gewicht nach unten aus dem Bereich der
Trennvorrichtung fallen können. Es findet somit während des Betriebs ständig eine
selbsttätige Reinigung des Schneidbereiches von gegebenenfalls eindringenden Verunreinigungen
und Kunststoffresten statt, bevor sich diese im Bereich zwischen dem Messer 22 und
der an der Mündung 16 ausgebildeten Gegenkante festsetzen und die Funktionsfähigkeit
der Trennvorrichtung und damit auch der Dosiervorrichtung 26 beeinträchtigen können.