DE3708695C2

DE3708695C2 -

Info

Publication number: DE3708695C2
Application number: DE3708695A
Authority: DE
Inventors: Michael Dr.-Ing. 6117 Schaafheim De Reinhard
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-03-18
Filing date: 1987-03-18
Publication date: 1990-10-25
Also published as: JPH01502731A; WO1988006961A1; US4960547A; DE3708695A1; EP0329715A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Granulieren schmelzender und erweichender Stoffe, insbesondere Kunststoffe, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Granulatoren sind Maschinen, mit denen Stoffe bzw. Stoffflüsse in kleinere Teile getrennt werden. Bei der Herstellung von Kunststoff-Formmassen dienen sie üblicherweise dazu, den Kunststoff nach dem Synthetisieren und Compoundieren in eine Form zu überführen, in der es einfach abzupacken ist und möglichst von allen gängigen Maschinen verarbeitet werden kann.

In der US-PS 41 51 251 ist eine Vorrichtung zum Granulieren offenbart, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 umrissen ist. Bei dieser Vorrichtung wird in den Strömungskanal für den zu granulierenden Stoff impulsweise eine Kühlflüssigkeit als Druckmedium eingepumpt, die bei Kontakt mit dem zu granulierenden Material wenigstens teilweise verdampft und das Material in kurze Einzelmengen aufteilt, die jeweils von der Kühlflüssigkeit umgeben sind und durch den Strömungskanal dann als Granulat heraustransportiert werden. Die Zuführung der Kühlflüssigkeit erfolgt über einen den Strömungskanal umgebenden Ringraum, der mit einem schwammartigen, durchlässigen Stoff ausgefüllt ist, durch den die impulsartigen Schübe der Kühlflüssigkeit hindurchgepreßt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung des aus der US-PS 41 51 251 bekannten Prinzips die Vorrichung zum Granulieren so zu gestalten, daß die intermittierende Zuführung des Druckmediums zu dem zu granulierenden Stoff exakt gesteuert werden kann, insbesondere auch bei hohem Temperaturen, und der Schmelzefluß sicher unterbrochen wird.

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

Im Anspruch 2 sind die Druckmedien aufgeführt, die sinnvollerweise einzusetzen sind. Der Granulator nach Anspruch 3 hat den Vorteil, daß das zu granulierende Material im Bereich der Zuführung des Druckmediums nicht zu stark oder überhaupt nicht abkühlt, und daß dadurch die zum Trennen des Materialflusses notwendige Energie gering bleibt. Dadurch, daß die als Druckmedium eingesetzte Flüssigkeit beim Granulator nach Anspruch 4 auch unter hohem Druck steht, kann sie auch bei hohen Temperaturen im flüssigen Aggregatzustand gehalten und deshalb exakt gepulst dem Kanal mit der Kunststoffschmelze zugeführt werden. Das Umschlagen der Flüssigkeit in Dampf nach der Zuführung in den Kanal ist mit einer so großen Volumenzunahme und damit Energieumsetzung verbunden, daß der Stofffluß sicher getrennt wird. Beim Granulator nach Anspruch 5 ist sichergestellt, daß sich die einzelnen Granulatkörner nicht mehr im Austrittsteil des Kanals berühren und deshalb auch kein Verkleben stattfinden kann. In den Ansprüchen 6 bis 8 sind verschiedene Konzepte dargelegt, mit denen der Öffnungs- und Schließvorgang des Zuführspalts realisiert werden kann. Die hydraulische Variante kommt für einen Frequenzbereich von 0-200 Hz in Frage, die mechanische für 0-500 Hz und die elektromechanische bzw. piezoelektrische für weit höhere Freqeuenzbereiche.

Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung erläutert werden. Die Figur zeigt das Prinzip des erfindungsgemäßen Granulators.

Aus der Grundplatte 10 ragt ein dickwandiges Rohr 11 heraus, dessen Bohrung der Strömungskanal 4 ist, in dem das zu granulierende Material 1 fließt. Beide Teile sind ortsfest. In der Phase 1 des Granuliervorgangs liegt die Stirnfläche des dickwandigen Rohres an der Austragsplatte 12 an und verhindert den Zutritt von Druckmedium 2 in den Strömungskanal. Der Zuführspalt 6 ist also geschlossen. Das Druckmedium 2 befindet sich in Ausnehmungen der Verteilerplatte 13, die fest mit der Austragsplatte 12 verbunden ist. Es steht unter einem vom Druckerzeuger 8 aufgebauten sehr hohen Druck und hat aufgrund des Durchlauferhitzers 7 eine hohe Temperatur. Auch der gesamte Verfahrensteil des Granulators, bestehend aus der Grundplatte 10, einem oder mehreren dickwandigen Rohren 11, der Austragsplatte 12, der Verteilerplatte 13 und anderen Teilen, ist beheizt. Zum Versorgungsteil gehören neben dem Durchlauferhitzer 7 und dem Druckerzeuger 8 noch der Speicher 5 und das Sicherheitsventil 14. Der Anschluß des Versorgungsteils an den Verfahrensteil erfolgt über eine flexible Verbindung 15.

In der Phase 2 des Granuliervorgangs werden die Austragsplatte 12 und die Verteilerplatte 13 um den Weg Δ x von der Grundplatte 10 und dem dickwandigen Rohr 11 wegbewegt. Dadurch wird der Zuführspalt 6 geöffnet, und das Druckmedium 2, z. B. Wasser, tritt wegen des Druckgradienten in den Strömungskanal 4 ein.

In der Phase 3 wird der Zuführspalt 6 wieder geschlossen. Noch während dieses Vorgangs schlägt das in den Strömungskanal 4 gelangte Druckmedium 2, in diesem Fall Wasser, wegen des deutlich geringeren Drucks im Strömungskanal 4 in Dampf 9 um, trennt dadurch das Granulatkorn 3 vom Materialstrom 1 ab und befördert es wegen der starken Volumenzunahme bis ins Freie.

Die nachfolgende Angabe von Daten und Kenngrößen für einen praktischen Anwendungsfall soll zur weiteren Verdeutlichung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Granulators beitragen.

Zu granulierender Kunststoff:
Polypropylen mit 30% Talkum
Temperatur der Kunststoffschmelze\|195°C
Temperatur des Verfahrensteils	195°C
Temperatur des Durckmediums	195°C
Druck im Druckmedium (vor der Zuführung)	50 bar
Druck im Schmelzekanal (im Bereich der Zuführung)	5 bar
Verfahrweg Δ x	2/10 mm

Claims

1. Vorrichtung zum Granulieren schmelzender und erweichender Stoffe, insbesondere Kunststoffe, bestehend aus einem Strömungskanal für den zu granulierenden Stoff, einer zum Strömungskanal führenden Zuführung für ein unter Druck stehendes, intermittierend als Einzelmengen in den Strömungskanal eingeleitetes Druckmedium und einem periodisch zu öffnenden und schließenden Ventil zur Steuerung der Einleitung des Druckmediums in den Strömungskanal, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des Strömungskanals (4) unter Bildung einer Stoßstelle quer zur Kanalachse geteilt ist, daß die beidseits der Stoßstelle liegenden Wandungsteile des Strömungskanals (4) in Richtung der Kanalachse relativ zueinander bewegbar sind, daß die auseiannderbewegten Wandungsteile einen den Strömungskanal (4) ringförmig umgebenden Zuführspalt (6) bilden, der an seinem äußeren Umfang mit einer das Druckmedium (2) führenden Ausnehmung verbunden ist, und daß die einander zugewandten Flächen der Wandungsteile die Dichtfläche des Ventils bilden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmedium (2) eine Flüssigkeit oder ein Gas ist, vorzugsweise Wasser oder Luft.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einer Flüssigkeit als Druckmedium (2), dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuführung für die Flüssigkeit ein Durchlauferhitzer (7) zum Erhitzen der Flüssigkeit auf die Temperatur der Schmelze angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einer Flüssigkeit als Druckmedium (2), dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuführung für die Flüssigkeit ein Druckerzeuger (8) angeordnet ist, mit dem die Flüssigkeit unter so hohen Druck gesetzt wird, daß sie beim Eintritt in den Kanal (4) in Dampf umschlägt.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einer Flüssigkeit als Druckmedium (2), dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittsteil des Kanals (4) so kurz und das Volumen an Dampf (9) in diesem Teil so groß ist, daß das Granulatkorn (3) direkt in dieser Phase ins Freie gelangt.

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der periodisch zu öffnende und zu schließende Zuführspalt (6) hydraulisch durch ein System aus Hydraulik-Zylinder und Servoventil zu betätigen ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der periodisch zu öffnende und zu schließende Zuführspalt (6) mechanisch durch ein System aus Kurvenscheibe, Nocken und Feder zu betätigen ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der periodisch zu öffnende und zu schließende Zuführspalt (6) elektrisch bzw. elekromechanisch mit einem Elektromagneten und gegebenenfalls einer Feder oder einem Piezoschwinger zu betätigen ist.