EP2497565B1 - Mischsilo - Google Patents

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EP2497565B1
EP2497565B1 EP12158560.8A EP12158560A EP2497565B1 EP 2497565 B1 EP2497565 B1 EP 2497565B1 EP 12158560 A EP12158560 A EP 12158560A EP 2497565 B1 EP2497565 B1 EP 2497565B1
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EP
European Patent Office
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silo
mixing
chambers
granules
volume
Prior art date
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EP12158560.8A
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Herbert Ungerechts
Hans-Jörg Frank
Christoph Schwemler
Reiner Horl
Hans-Jürgen THIEM
Markus Hagedorn
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Bayer Intellectual Property GmbH
Original Assignee
Bayer Intellectual Property GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01F25/80—Falling particle mixers, e.g. with repeated agitation along a vertical axis
    • B01F25/82—Falling particle mixers, e.g. with repeated agitation along a vertical axis uniting flows of material taken from different parts of a receptacle or from a set of different receptacles
    • B01F25/822—Falling particle mixers, e.g. with repeated agitation along a vertical axis uniting flows of material taken from different parts of a receptacle or from a set of different receptacles the receptacle being divided into compartments for receiving or storing the different components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
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    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
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    • B08B9/0804—Cleaning containers having tubular shape, e.g. casks, barrels, drums
    • B08B9/0813—Cleaning containers having tubular shape, e.g. casks, barrels, drums by the force of jets or sprays
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D88/00—Large containers
    • B65D88/26—Hoppers, i.e. containers having funnel-shaped discharge sections
    • B65D88/32—Hoppers, i.e. containers having funnel-shaped discharge sections in multiple arrangement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D90/00—Component parts, details or accessories for large containers
    • B65D90/0093—Devices for cleaning the internal surfaces of the container and forming part of the container

Definitions

  • the invention relates to a mixed silo for free-flowing finely divided solids, in particular for powdery, fibrous and / or granular mix, in particular plastic granules, especially suitable for mixing plastic granules, with excellent mixing quality at the same time simplified and improved washability to avoid cross-contamination.
  • the subject of the invention is a mixed silo for the homogenization of optionally inhomogeneous polymer granulate batches in the form of a product stream from a polymer granulate production.
  • thermoplastics in the reactor granular product is plasticized in an extruder and formed in a granulation into single strands, which are cut by means of a rotating knife in the granulator to granules.
  • this product can be compounded with other components.
  • Compounding in polymer processing is the preparation of the finished plastics molding compound, the compound, from the plastic raw materials with the addition of fillers and reinforcing agents, plasticizers, adhesion promoters, lubricants, stabilizers, etc.
  • the compounding takes place predominantly in extruders and comprises the process operations conveying , Melting, dispersing, mixing, degassing and pressure build-up.
  • the melt is then pressed through the openings of a nozzle plate, so that in the case of strand pelletizing first melt strands are produced, which then result in the granulation cylinder granules or cut in the case of Kopfgranul réelle directly at the exit to the nozzle plate and then lenses - or spherical granules result.
  • the granulation can be carried out, for example, in a liquid stream which cools the granules and largely avoids agglomeration. Subsequently, the granules are dried and sieved to deposit agglomerates formed despite cooling.
  • the product is usually conveyed pneumatically to a mixing silo.
  • the granules are homogenized in the mixing silo to compensate for fluctuations in the manufacturing process and optionally subsequently transported pneumatically into the storage silos.
  • the mixing silos known from the prior art are generally operated as a gravity mixer or Umisselzmischer.
  • Umticalzmischer For both types, there are numerous proposals in the prior art to achieve by appropriate installations in the silo container even with a single pass of the bulk material high mixing quality, ie a good homogenization of different and usually successively filled in the silo container bulk materials, or - in the case of Recirculating mixers - to keep the number of revolutions and thus the mixing time short.
  • the aim of all versions is to achieve an acceptable mixing quality with the lowest installation and operating costs and the simplest cleaning effort.
  • the show DE 12 98 511 and the EP 60 046 A1 each a mixed silo, whose interior is divided by radially extending from the container outer wall to its central axis, vertical plate segments in several chambers, which successively fill due to correspondingly stepped upper edges of the sheet segments in a suitable position of the filling opening according to the overflow principle, which often one - however batch size dependent - vertical premix instead of the otherwise occurring purely horizontal stratification is achieved.
  • JP 51 046753 U describes a mixed silo containing a container which is divided by vertically arranged, straight partitions in a plurality of silo chambers, and a manifold.
  • a further object of the invention was to provide a silo which, after completion of the emptying operation, is substantially free of residual quantities of the granules previously conveyed therein.
  • This mixed silo according to the invention makes it possible to avoid as far as possible the generation of very fine particles compared with a mixing silo known from the prior art while bleaching good or even improved homogenization. Furthermore, the use of a device for rinsing the Mischsilas, this easy and safe to clean any remaining in the silo granules and dust residues, so that contamination with subsequent granule lots can be ruled out with certainty.
  • the mixed silo can be used both for the homogenization of granules whose divergence is caused for example by the polymer granulate product stream due to the smallest fluctuations in the upstream process, as well as for the homogenization of various product granules (eg, blends).
  • Preferred polymer granules are polycarbonate granules of a homopolycarbonate or a copolycarbonate, in pure form or as a mixture with other components.
  • the polycarbonates may contain conventional additives as additional components, e.g. Mold release agents, flow aids, thermal stabilizers, UV and / or IR absorbers, flame retardants, dyes and fillers, and other polymers.
  • the polycarbonate granules can also be added to the conventional additives for these thermoplastics additives such as fillers, UV stabilizers, IR stabilizers, heat stabilizers, antistatic agents and pigments, colorants; if appropriate, the demolding behavior, the flow behavior, and / or the flame retardancy can be improved by adding external mold release agents, flow agents, and / or flame retardants (eg, alkyl and aryl phosphites, phosphates, phosphanes, low molecular weight carboxylic acid esters, halogen compounds, salts , Chalk, quartz powder, glass and carbon fibers, pigments and combinations thereof.
  • external mold release agents, flow agents, and / or flame retardants eg, alkyl and aryl phosphites, phosphates, phosphanes, low molecular weight carboxylic acid esters, halogen compounds, salts , Chalk, quartz powder, glass and carbon fibers, pigments and combinations thereof.
  • the mixed silo according to the invention must contain at least 2 chambers, but preferably more than 2 chambers, more preferably 6 chambers. These chambers may have different sizes, but preferably they should be the same size and also have the same height in the mixing silo.
  • the chambers are open within the silo at their upper and lower ends over the entire cross section. The respective lower ends of the chambers are adapted to the design of the conically narrowing silo. In the lowest point of the cone-shaped silo, into which all chambers open, a mixing space (1) is created in which the simultaneous confluence of all partial flows from all the filled chambers produces the homogenized polymer-granulate mixture which can be transferred from there to other storage or filling stations. Devices is transported.
  • the mixing chamber (1) can be shut off from the granulate removal line (2) through a fitting (3) so that defined granulate quantities can be stacked in the silo.
  • the partitions that form the silo chambers and extend from the central center tube to the silo inner wall are curved, such as in Fig. 1 , shown.
  • the partitions are designed so that no acute angle between adjacent chamber walls arise, so that deposits of polymer granules can be avoided in these areas. Such acute angles between adjacent chamber walls are achieved by attaching additional segments (4) as shown in FIG Fig. 1 , shown bypassed.
  • the risk of such cross-contamination is also prevented in a preferred embodiment by rinsing, for example with water, preferably with deionized water, after completion of the emptying of the mixing silo.
  • water preferably with deionized water
  • other liquids can be used, singly or as a mixture.
  • the mixed silo according to the invention is made of materials which have a sufficiently smooth surface and do not permit contamination of the polymer granules to be treated with foreign substances, such as, for example, abrasion. Suitable materials for this are, for example, plastic, aluminum alloys or steel, aluminum alloys and steel are preferably used, and the steel grades 1.4301, 1.4541 and 1.4571 are particularly preferred.
  • the emptying openings of the individual silo chambers, which open into the cone of the silo, can not be shut off.
  • the mixing space (1) below the silo chambers up to the shut-off valve (3) has a volume of not more than 2%, preferably not more than 1%, more preferably not more than 0.5% and not less than 0.1%, preferably at least 0, 2% of the total volume of the mixed silo.
  • the total volume of the mixing silo in this context is the addition of the volume of all chambers (7) and the volume of the mixing chamber (1).
  • the homogenization of optionally inhomogeneous quantities of polymer granules, for example, from a continuously operating granulate production process is carried out by filling the silo chambers with the granules and then discharging the granules. This is done in the way; in that the granulate stream (5) entering the silo is introduced in defined amounts via a movable granulate feed device, such as a rotary tube distributor (6), into individual chambers (7) of the mixing silo (8).
  • a movable granulate feed device such as a rotary tube distributor (6)
  • Filling cycle means the time interval between the start and end of the granule filling a chamber before switching to the next chamber.
  • the number of chambers to be filled depends on the size of the polymer granulate batch to be homogenized and the size of the mixing silo. It must be filled at least 2 chambers with vorzug mecanicr same amount of granules (volume or mass) to ensure approximately equal granular effluent at the lower ends of the chambers in the mixing space of the silo.
  • mixing silo preferably more than 2 mixing chambers of the mixing silo are filled, in particular 6 chambers of equal size are filled, each with almost the same high level, if this allows the size ratio of mixed silo to polymer granulate batch.
  • opposite silo chambers are preferably filled.
  • the silos are filled in the following manner:
  • the silos stand on 4 load cells each, which are used in weighing modules as support frames. This is a continuous weight measurement of the silos is given. With the weight data, the product feed amounts can be controlled, i. the pneumatic conveyors are switched on or off and the rotary distributor is brought into the appropriate filling position.
  • a granular distributor which can distribute the preferably centrally introduced on the silo roof granulate specifically targeted to individual silo chambers in any way.
  • a granular distributor tube is suitable, as in Fig. 2 is shown and which is hereinafter called "rotary tube distributor”.
  • This rotary tube distributor is mounted centrally on the roof of the silo (9) and consists of a rotatable tube (10) of suitable length and suitable curvature, which can reach each silo chamber with the outlet device.
  • the tube is preferably rotatably mounted in a holder (11) on the imaginary longitudinal axis of the cylindrical silo in the roof center and can be rotated to change or adjustment of the filling position, for example by a motor; this in turn can be controlled by suitable operating devices.
  • the filling positions can be signaled by appropriate initiators on the silo chambers.
  • the rotary tube is tightly connected via a suitable flange to the granulate feed line (12) on the roof (13) of the silo.
  • the diameter of the rotary tube largely corresponds to that of the granule feed line.
  • the entire construction, in particular in the area of the flange connection of the rotary tube, is free of undercuts or gaps in which residual quantities of granules could remain.
  • Suitable materials for the production of the rotary tube are steel or aluminum alloys, preferred materials are steel, in particular stainless steel (1.4301, 1.4541, 1.4571).
  • the control of the various positions of the chambers in the mixing silo through the rotary distributor is preferably carried out by means known from the prior art initiators, which are arranged for each chamber in the rotary tube housing. As soon as the rotary tube reaches the initiator of the chamber to be approached with a switching flag after starting, the drive is switched off.
  • the filling is preferably carried out in a 6-chamber mixing silo in the order chamber -1, -4, -2, -5, -3 and -6 (opposite chambers).
  • the granule mixing process is a purely gravimetric process, dispensing with additional granule-conveying processes, e.g. Pumping in circuits or mixing by pressure impulse turbulence. As a result, the additional formation of granular abrasion is largely avoided.
  • the mixed silo according to the invention contains, as further constituent, one or more devices for rinsing all areas of the silo interior with water or another liquid, for removal of product residues still remaining from the silo, as in FIG Fig. 3 shown.
  • This device is preferably installed on the silo roof (13) and designed so that all chambers of the silo, the rotary tube distributor and the interior of the silo roof can be sprayed with water with it.
  • This flushing device is preferably a spherical spray head (14a) with a plurality of water nozzles, so that parts of the plant can be flushed with water in an environment of nearly 360 °.
  • the draining water leaves the mixing silo through the shut-off valve (3) at the bottom of the mixing chamber (1) of the silo.
  • the spray head can be rigid or rotatable and can sit on a fixed lance which projects into the space to be flushed.
  • An alternative embodiment shows the Fig. 4 , Here, the spray ball (14b) is driven into the interior with a driven telescopic lance for the rinsing process. After the flushing process, the spray ball moves back and is sealed off, for example via a rotary flap (14c) to the interior, so that the spray ball is protected against product dusts, which may clog the water nozzles, if necessary.
  • the spray heads are rinsed in a preferred embodiment after the rinsing process with compressed air and dried. On the compressed air flushing can in the embodiment according to Fig. 4 (14b) are waived.
  • the spray heads are preferably made of stainless steel, 1.4404, but may also consist of other metal alloys.
  • the rinsing process is an automated process with preferably 2 rinse sections.
  • the conveying switch is adjusted so that the inlet is blocked in the direction of the silo.
  • the delivery line is flushed in the direction of the silo inlet.
  • the silo is rinsed.
  • the spray balls above the individual chambers and the spray balls in the region of the silo roof (Rotary tube manifold, manhole) acted upon with water. After completion of the flushing is blown with compressed air through the spray balls and dried.
  • Both rinsing processes are preferably monitored by a flow measurement.
  • the water flow rate must exceed a minimum limit.
  • the silo interiors can be dried by air.
  • a so-called dripping time can preferably be provided for drying, in which the shut-off valve (3) remains open, so that residual moisture can run off.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Mischsilo für rieselfähige feinteilige Feststoffe, insbesondere für pulverförmiges, fasriges und/oder granulatartiges Mischgut, insbesondere Kunststoffgranulat, speziell geeignet für das Mischen von Kunststoffgranulat, wobei eine exzellente Mischgüte bei gleichzeitig vereinfachter und verbesserter Auswaschbarkeit um Kreuzkontaminationen zu vermeiden. Insbesondere ist der Gegenstand der Erfindung ein Mischsilo zur Homogenisierung von gegebenenfalls inhomogenen Polymer-Granulat-Chargen in Form eines Produktstromes aus einer Polymer-Granulat-Erzeugung.
  • Bei diesem Mischvorgang sollte zusätzlicher Feinabrieb möglichst vermieden werden und es dürfen keine Fremdkontamination durch Granulatreste aus vorangegangenen Misch- und Abfüll-Prozessen anderer Granulat-Typen im Silo entstehen.
  • Das bei der Herstellung thermoplastischer Kunststoffen im Reaktor anfallende grießförmige Produkt wird in einem Extruder plastifiziert und in einem Granulierwerkzeug zu Einzelsträngen ausgeformt, die mittels eines im Granulierwerkzeug rotierenden Messers zu Granulaten geschnitten werden. Dieses Produkt kann in einem weiteren Schritt durch Compoundierung mit weiteren Komponenten versehen werden.
  • Als Compoundieren bezeichnet man in der Polymeraufbereitung die Herstellung der fertigen Kunststoff-Formmasse, dem Compound, aus den Kunststoffrohstoffen unter Zugabe von Füll- und Verstärkungsstoffen, Weichmachern, Haftvermittlern, Gleitmitteln, Stabilisatoren etc.. Die Compoundierung erfolgt überwiegend in Extrudern und umfasst die Verfahrensoperationen Fördern, Aufschmelzen, Dispergieren, Mischen, Entgasen und Druckaufbau.
  • Bei der Granulierung wird die Schmelze dann durch die Öffnungen einer Düsenplatte gepresst, so dass anschließend im Falle einer Stranggranulierung zunächst Schmelzestränge erzeugt werden, die dann bei der Granulierung Zylindergranulat ergeben oder aber im Falle einer Kopfgranulierung direkt am Austritt an der Düsenplatte geschnitten werden und dann Linsen- oder Kugelgranulat ergeben. Die Granulierung kann beispielsweise in einem Flüssigkeitsstrom erfolgen, der die Granulate kühlt und ein Agglomerieren weitgehend vermeidet. Anschließend wird das Granulat getrocknet und gesiebt, um trotz Kühlung gebildete Agglomerate abzuscheiden.
  • Im Anschluss zur Granulierung nach der Herstellung oder nach der Compoundierung wird in der Regel das Produkt pneumatisch zu einem Mischsilo gefördert.
  • Das Granulat wird im Mischsilo zum Ausgleich von Schwankungen im Herstellprozess homogenisiert und gegebenenfalls nachfolgend pneumatisch in die Lagersilos transportiert.
  • Die aus dem Stand der Technik bekannten Mischsilos werden in der Regel als Schwerkraftmischer oder Umwälzmischer betrieben. Für beide Bauarten gibt es im Stand der Technik zahlreiche Vorschläge, durch geeignete Einbauten in den Silobehälter bereits bei einmaligem Durchlauf des Schüttgutes eine hohe Mischgüte, also eine gute Homogenisierung unterschiedlicher und gewöhnlich nacheinander in den Silobehälter eingefüllter Schüttgüter, zu erreichen bzw. - im Fall von Umwälzmischern - die Zahl der Umwälzungen und damit die Mischzeit kurz zu halten.
  • Je nach Anforderung und Konzeption wird demnach beim Auslaufen bereits eine akzeptierbare Mischgüte erreicht. Die DE 41 12 884 C2 gibt in der Background-Beschreibung einen umfassenden Überblick über den Stand der Technik, der im Wesentlichen auf der Installation von trichterförmigen Einbauten im Konusbereich des Mischsilos beruht.
  • Nachteilig bei dem Gegenstand der DE 41 12 884 C2 ist jedoch, dass man in den Bodenbereich eines Silobehälters einen separaten, mehrflügeligen Trichter einsetzen muss, was den Herstellungsaufwand und den Unterhaltungsaufwand des Mischsilos wesentlich erhöht, da ein derartiger Aufbau sehr schwierig zu reinigen ist.
  • Einen anderen Lösungsweg beschreiten die sogenannten Rohrmischer, wo vertikale Rohre mit Schlucköffnungen innen im Silo aus verschiedenen Höhen Granulat zum Auslauf führen. Beispielsweise werden Multiplepipe-Blender verwendet, in welchen die Rohrkanäle an der Innenwand bis in den Konusbereich anordnet sind und beim reinen Auslaufen einen Mischungsgrad erreichen. Nachteilig ist der konstruktionsbedingte entsprechende Aufwand für die Reinigung mit Wasser zur Vermeidung von Kontamination.
  • Ziel aller Ausführungen ist die Erreichung einer akzeptierbaren Mischgüte bei geringsten Installations- und Betriebskosten und einfachstem Reinigungsaufwand.
  • Unterzieht man den Stand der Technik einer daraufhin ausgerichteten Analyse, so offenbart diese Stärken und Schwächen, die in der Literatur hinreichend dokumentiert worden sind.
  • Zum Beispiel zeigen die DE 12 98 511 und die EP 60 046 A1 jeweils einen Mischsilo, dessen Innenraum durch sich radial von der Behälteraußenwand bis zu dessen Mittelachse erstreckende, vertikale Blechsegmente in mehrere Kammern unterteilt ist, die sich infolge entsprechend gestufter Oberränder der Blechsegmente bei geeigneter Lage der Einfüllöffnung gemäß dem Überlaufprinzip nacheinander füllen, wodurch häufig eine - allerdings von der Chargengröße abhängige - vertikale Vormischung anstelle der andernfalls eintretenden, rein horizontalen Schichtung erreicht wird.
  • Nachteil der DE 41 12 884 C2 , der DE 12 98 511 und der EP 60 046 A1 ist aber, dass die Einlauf- und Auslaufquerschnitte des Mischkreuzes jeweils etwa gleich ausgebildet sind und somit nur eine begrenzte Durchmischung des Schüttgutes erfolgen kann bei gleichzeitig schlechter Reinigungsmöglichkeiten um Kreuzkontamination zu vermeiden.
  • Des Weiteren ist aus der DE 22 19 397 bereits ein als Umwälzmischer ausgestalteter Mischsilo bekannt, bei dem das zentrale Steigrohr von einem weiteren, demgegenüber wesentlich kürzeren Rohr umgeben ist, so dass dieses weitere Rohr mit dem Mittelrohr einen ersten Ringraum und mit der Silobehälterwand bzw. deren konischem Boden einen zweiten Ringraum festlegt. Während des Umwälzens bzw. der Schüttgutentnahme stellen sich in den beiden Ringräumen unterschiedliche Absinkgeschwindigkeiten des Schlittgutes ein, so dass im Auslaufbereich aus unterschiedlichen Höhenebenen stammende Schüttgutanteile miteinander verschnitten oder gemischt werden. Auf einem ähnlichen Prinzip beruht auch der aus der DE 30 29 393 A1 bekannte Schwerkraft-Umwälzmischer, bei dem die Umwälzung jedoch nicht über ein Mittelrohr sondern über ein außerhalb des Silobehälters verlaufendes, vertikales Steigrohr vorgenommen wird.
  • DE 21. 58 579 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Mischen von körnigem Schüttgut, dessen Konstruktion jedoch insbesondere durch die vorhandenen Armaturen (getrennt regelbare Dosiervorrichtungen) innerhalb des Silos und durch den teilgefüllten Trichter eine Querkontamination bei Produktwachsel hervorruft. Zudem ist die Handhabung einer solchen Vorrichtung deutlich erschwert. Ähnliche Vorrichtungen sind in JP 56 111028 A und JP 59 053836 U offenbart, bei denen die einzelnen Kammern ebenfalls absperrbar sind und die Vorrichtung konstruktionsbedingt im Betrieb eine Kreuzkontamination verursacht.
  • JP 51 046753 U beschreibt ein Mischsilo enthaltend einen Behälter, der durch senkrecht angeordnete, gerade Trennwände in mehreren Silokammern unterteilt wird, und einen Verteiler.
  • Diese bekannten Mischsilos haben allesamt den Nachteil, dass die in dem Silöbehälter vorgesehenen Einbauten erheblichen statischen und dynamischen Belastungen ausgesetzt sind. Obwohl die bekannten Mischsilos ausnahmslos auf Massenflußbedingungen ausgelegt sind, kommt es außerdem zu Schüttgutablagerungen, die eine Auswaschbarkeit des Silobehälters deutlich. erschweren. Die Forderung nach leichter Auswaschbarkeit des Silobehälters vor dem Befüllen mit einem anderen Schtittguttyp wird jedoch zunehmend häufiger gestellt.
  • Es bestand daher die Aufgabe ein Silo bereitzustellen, mit dessen Hilfe weitgehend homogene Mischungen von Polymer-Granulaten hergestellt werden können, die in Form eines gegebenenfalls inhomogenen Polymer-Granulat-Produktstromes anfallen. Der Mischvorgang in einem solchen Silo muss darüber hinaus weitestgehend die Erzeugung Feinstpartikel, durch den Mischvorgang selbst bewirkt, wie z.B. Abrieb oder Granulat-Bruchstücke, vermeiden.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung bestand darin, ein Silo bereitzustellen, das nach Beendigung des Entleervorgangs weitgehend frei von Restmengen der zuvor darin geförderten Granulate ist.
  • Die erfinderische Aufgabe wurde durch Bereitstellung eines Mischsilos entsprechend Anspruch 1, enthaltend einen zylindrischen Behälter mit konischem Auslauf, gelöst, das durch die folgenden Merkmale gekennzeichnet ist:
    1. i. eine Mehrzahl von senkrecht angeordneten, gekrümmt geformten Trennwänden, die ein zentrales, in Richtung der Zylinderlängsachse verlaufendes Mittelrohr und die Silowand mit einander verbinden, so dass mehrere von einander getrennte Kammern entstehen, die jeweils von oben mit Granulat befüllbar sind und am unteren konischen Ende des Silos jeweils eine Öffnung zur Entnahme des Granulats aufweisen, und zwar der Gestalt, dass alle Entleerungsöffnungen der einzelnen Silokammern in den Konus des Silos einmünden und die Entleerungsöffnungen nicht absperrbar sind, wobei die gekrümmt geformten Trennwände so ausgebildet sind, dass keine spitzen Winkel zwischen angrenzenden Kammerwänden entstehen, indem solche spritzen Winkel zwischen angrenzenden Kammerwänden durch Anbringen zusätzlicher Segmente (4) umgangen werden;
    2. ii. eine Vorrichtung mit der Möglichkeit zur beliebigen Verteilung des in das Silo eingeführten Granulats in alle Kammern des Silos;
      und gegebenenfalls
    3. iii. eine oder mehrere gegebenenfalls flexibel bzw. automatisiert teleskopierbar zu positionierende bevorzugt aber fest angeordnete. Vorrichtungen zur Spülung aller Bereiche des Silo-Innenraums mit Flüssigkeit zur Entfernung von Produktresten aus dem Silo;
    4. iv. eine Totraum-freie Silokonstruktion, die insbesondere die Siloeinbauten sowie sämtliche Stutzen, Konen und Flansche betreffen.
  • Dieser erfindungsgemäße Mischsilo ermöglicht es gegenüber einem aus dem Stand der Technik bekannten Mischsilo weitestgehend die Erzeugung von Feinstpartikel zu vermeiden bei bleich guter oder gar verbesserter Homogenisierung. Weiterhin ermöglicht die Verwendung einer Vorrichtung zum Spülen des Mischsilas, diesen einfach und sicher von eventuell noch im Silo vorhandenen Granulat- und Staub-Resten zu reinigen, sodass Kontaminationen mit nachfolgenden Granulat-Partien mit Sicherheit ausgeschlossen werden können.
  • Der Mischsilo kann sowohl zur Homogenisierung von Granulaten, deren Divergenz beispielsweise durch den Polymer-Granulat-Produktstromes wegen kleinsten Schwankungen im vorgelagerten Verfahren verursacht wird, als auch zur Homogenisierung von verschiedenen Produkt-Granulaten (eg. Blends) angewendet werden.
  • Bevorzugt wird als Polymer-Granulat ein Polycarbonat-Granulat aus einem Homopolycarbonat oder einem Copolycarbonat, in reiner Form oder als Gemisch mit weiteren Komponenten. Die Polycarbonate können als zusätzliche Komponenten übliche Additive, wie z.B. Entformungsmittel, Fließhilfsmittel, Thermostabilisatoren, UV- und/oder IR-Absorber, Flammschutzmittel, Farbstoffe und Füllstoffe, sowie andere Polymere enthalten.
  • Die Polycarbonat-Granulate können noch die für diesen Thermoplasten üblichen Zusatzstoffe wie Füllstoffe, UV-Stabilisatoren, IR-Stabilisatoren, Thermostabilisatoren, Antistatika und Pigmente, Farbmittel in den üblichen Mengen zugesetzt werden; gegebenenfalls können das Entformungsverhalten, das Fließverhalten, und/oder die Flammwidrigkeit noch durch Zusatz externer Entformungsmittel, Fließmittel, und/oder Flammschutzmittel verbessert werden (z. B. Alkyl- und Arylphosphite, -phosphate, -phosphane, -niedermolekulare Carbonsäureester, Halogenverbindungen, Salze, Kreide, Quarzmehl, Glas- und Kohlenstofffasern, Pigmente und deren Kombination. Solche Verbindungen werden z. B. in WO 99/55772 , S. 15 - 25, und in "Plastics Additives", R. Gächter und H. Müller, Hanser Publishers 1983, beschrieben).
  • Das erfindungsgemäße Mischsilo muss mindestens 2 Kammern enthalten, vorzugsweise aber mehr als 2 Kammern, besonders bevorzugt 6 Kammern. Diese Kammern können unterschiedliche Größen aufweisen, vorzugsweise aber sollten sie gleich groß sein und auch die gleiche Bauhöhe im Mischsilo aufweisen. Die Kammern sind innerhalb des Silos an ihrem oberen und unteren Ende jeweils über den gesamten Querschnitt offen. Die jeweils unteren Enden der Kammern sind der Bauform des konusförmig sich verengenden Silos angepasst. In der untersten Spitze des konusförmigen Silos, in die alle Kammern einmünden entsteht ein Mischraum (1) in dem durch den gleichzeitigen Zusammenfluss aller Teilströme aus allen befüllten Kammern die homogenisierte Polymer-Granulat-Mischung entsteht, die von dort zu anderen Lager- oder Abfüll-Vorrichtungen transportiert wird. Der Mischraum (1) ist zur Granulat-Entnahmeleitung (2) hin durch eine Armatur (3) absperrbar, so dass definierte Granulat-Mengen im Silo angestapelt werden können. Die Trennwände, die die Silokammern ausbilden und vom zentralen Mittelrohr zur Silo-Innenwand verlaufen sind gekrümmt geformt, wie beispielsweise in Fig. 1. dargestellt. Die Trennwände sind dabei so ausgebildet, dass keine spitzen Winkel zwischen angrenzenden Kammerwänden entstehen, damit Ablagerungen von Polymer-Granulaten in diesen Bereichen vermieden werden können. Solche spitzen Winkel zwischen angrenzenden Kammerwänden werden durch Anbringen zusätzlicher Segmente (4), wie in Fig. 1. dargestellt umgangen. Im gesamten Granulat-führenden Silo-Innenbereich wird die Bildung von sog. Hinterschneidungen oder Spalten oder Fugen beliebiger Art gegebenenfalls durch konstruktive Maßnahmen bewusst vermieden, um Ablagerungen von Granulat-Resten an diesen Stellen auszuschließen (Totraum-freie Konstruktion). Dieses gilt insbesondere für den Verbindungsflansch (Ia) des abnehmbaren Siloauslaufkonus (Mischraum 1). Auf diese Weise wird sicher gestellt, dass bei der Behandlung nachfolgender andersartiger Granulat-Partien in diesem Mischsilo eine Kontamination mit Produktresten aus vorangegangenen Granulat-Partien, die in diesem Mischsilo gemischt wurden, mit Sicherheit vermieden wird. Die Gefahr solcher Quer-Kontaminationen wird darüber hinaus noch in einer bevorzugten Ausführungsform durch Spülvorgänge, beispielsweise mit Wasser, bevorzugt mit VE-Wasser, nach Beendigung des Entleervorgangs des Mischsilos unterbunden. Außer Wasser können weitere Flüssigkeiten verwendet werden, einzeln oder als Gemisch. Das erfindungsgemäße Mischsilo ist aus Materialien hergestellt, die eine hinreichend glatte Oberfläche aufweisen und keine Kontamination des zu behandelnden Polymer-Granulats mit Fremdstoffen, wie z.B. durch Abrieb ermöglichen. Geeignete Materialien dafür sind z.B. Kunststoff, Aluminiumlegierungen oder Stahl, bevorzugt verwendet sind Aluminiumlegierungen und Stahl, insbesondere bevorzugt werden die Stahlsorten 1.4301, 1.4541 und 1.4571.
  • Die Entleerungsöffnungen der einzelnen Silokammern, die in den Konus des Silos einmünden, sind nicht absperrbar.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform hat der Mischraum (1) unterhalb der Silokammern bis zur Absperrarmatur (3) einen Volumen von maximal 2%, bevorzugt maximal 1%, besonders bevorzugt maximal 0,5% und wenigstens 0,1%, bevorzugt wenigstens 0,2% des Gesamtvolumens des Mischsilos. Das Gesamtvolumen des Mischsilos ist in diesem Zusammenhang die Addition des Volumens aller Kammern (7) und des Volumens des Mischraums (1).
  • Die Homogenisierung von gegebenenfalls inhomogenen Polymer-Granulatmengen z.B, aus einem kontinuierlich arbeitenden Granulat-Herstell-Verfahren erfolgt durch Befüllen der Silokammern mit den Granulaten und anschließendes Ablassen der Granulate. Dies erfolgt in der Weise; dass der in das Silo eintretende Granulatstrom (5) über eine bewegliche Granulat-Zuführ-Vorrichtung, wie z.B. einen Drehrohrverteiler (6) in einzelne Kammern (7) des Mischsilos (8) in definierten Mengen eingeführt wird. Dabei ist es für den Erfolg der Homogenisierung, bei Granulaten deren Inhomogeneität durch Schwankungen im Herstellprozess bedingt sind, wichtig, dass eine hinreichend große Anzahl von Kammern im Mischsilo befüllt wird, und dass die jeweils in die Kammern eingefüllten Granulatmengen eine untere Mindestmenge pro Befüll-Takt der Kammer nicht unterschreiten. Befüll-Takt bedeutet hier das Zeitintervall zwischen Beginn und Beendigung der Granulatbefüllung einer Kammer vor dem Wechsel zur nächsten Kammer. Bei einer extremen Unterschreitung einer solchen Mindestmenge pro Befüll-Takt, wie z.B. im Falle einer ständigen Rotation des Drehrohrverteilers über alle Kammern hinweg, wärme keine ausreichende Trennung der gesamten zur Homogenisierung anstehenden Polymer-Granulatmenge in hinreichend große und gegebenenfalls unterschiedliche Granulat-Teilmengen möglich. Erst durch das Anstapeln ausreichend großer Granulatmengen mit hinreichend unterschiedlichen Eigenschaften in mehreren verschiedenen Kammern des Mischsilos kann bei der Silo-Entleerung durch den gleichzeitigen und kontinuierlichen Ausfluss der Granulate aus allen Kammern des Mischsilos und der kontinuierlichen Durchmischung aller dieser Teilströme im Konus des Mischsilos eine hinreichende Homogenisierung bewirkt werden.
  • Unabhängig von der Gesamtzahl an Kammern im Mischsilo, jedoch wenigstens 2, richtet sich die Anzahl der zu befüllenden Kammern nach der Größe der zu homogenisierenden Polymer-Granulat-Partie und der Größe des Mischsilos. Es müssen mindestens 2 Kammern mit vorzugsweiser gleicher Granulat-Menge (volumen- oder massenmässig) befüllt werden, um annähernd gleiche Granulat-Ausflußmengen an den unteren Enden der Kammern in den Mischraum des Silos zu gewährleisten. Würden durch eine ungeeignete Befüllung der Silo-Kammern Restmengen von Granulaten in einer oder mehreren Kammern zurückbleiben, die nicht wenigstens mit einem weiteren Teilstrom aus einer der Silokammern vermischt werden könnten, so wäre die Mischgüte der gesamten Partie beeinträchtigt. Sind mehr als 2 Kammern im Mischsilo vorhanden, so werden vorzugsweise mehr als 2 Mischkammern des Mischsilos befüllt, insbesondere werden 6 gleich große Kammern mit jeweils nahezu gleich hohem Füllstand befüllt, wenn dies das GrößenVerhältnis von Mischsilo zu Polymer-Granulat-Partie zulässt. Aus statischen Gründen werden vorzugsweise jeweils gegenüberliegende Silokammern befüllt.
  • Die Befüllung der Silos erfolgt in einer bevorzugten Ausführungsform in folgender Weise: Die Silos stehen auf jeweils 4 Wägezellen, die in Wägemodule als Trägerrahmen eingesetzt sind. Hierüber ist eine kontinuierliche Gewichtserfassung der Silos gegeben. Mit den Gewichtsdaten lassen sich die Produktzuführungsmengen steuern, d.h. die pneumatische Förderungen werden ein- bzw. ausgeschaltet sowie der Drehrohrverteiler in die geeignete Befüllstellung gebracht.
  • Die Befüllung der oben offenen Silo-Kammern geschieht in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform durch einen Granulat-Verteiler, der den vorzugsweise zentral am Silo-Dach eingeführten Granulatstrom gezielt auf einzelne Silo-Kammern in beliebiger Weise verteilen kann. Dazu ist insbesondere ein Granulat-Verteilerrohr geeignet, wie es in Fig. 2 dargestellt ist und das im folgenden "Drehrohrverteiler" genannt wird. Dieser Drehrohrverteiler ist mittig am Dach des Silos (9) angebracht und besteht aus einem drehbaren Rohr (10) geeigneter Länge und geeigneter Krümmung, das mit der Auslauf-Vorrichtung jede Silo-Kammer erreichen kann. Das Rohr ist bevorzugt in einer Halterung (11) auf der gedachten Längsachse des zylindrischen Silos in der Dachmitte drehbar gelagert und kann zur Änderung bzw. Einstellung der Befüll-Position beispielsweise durch einen Motor gedreht werden; dieser wiederum kann durch geeignete Bedien-Einrichtungen gesteuert werden. Die Befüll-Positionen können durch entsprechende Initiatoren an den Silokammern signalisiert werden. Das Drehrohr ist über einen geeigneten Flansch mit der Granulat-Zufuhr-Leitung (12) am Dach (13) des Silos dicht verbunden. Der Durchmesser des Drehrohres entspricht weitgehend dem der Granulat-Zufuhr-Leitung. Die gesamte Konstruktion, insbesondere im Bereich der Flanschverbindung des Drehrohres ist frei von Hinterschneidungen oder Spalten, in denen Restmengen von Granulaten verbleiben könnten. Geeignete Materialien zur Fertigung des Drehrohres sind Stahl oder Aluminiumlegierungen, bevorzugte Materialien sind Stahl, insbesondere Edelstahl (1.4301; 1.4541, 1.4571).
  • Die Ansteuerung der verschiedenen Positionen der Kammern im Mischsilo durch den Drehrohrverteiler erfolgt bevorzugt mittels aus dem Stand der Technik bekannte Initiatoren, die für jede Kammer im Drehrohrgehäuse angeordnet sind. Sobald das Drehrohr nach dem Start den Initiator der anzufahrenden Kammer mit einer Schaltfahne erreicht, wird der Antrieb abgeschaltet. Die Befüllung erfolgt bevorzugt bei einem 6 Kammermischsilo in der Reihenfolge Kammer -1, -4, -2, -5, -3 und -6 (gegenüberliegende Kammern).
  • Der Granulat-Mischprozess ist ein rein gravimetrischer Vorgang unter Verzicht auf zusätzliche Granulat-Förderprozesse, wie z.B. Umpumpen in Kreisläufen oder Durchmischen durch Druckstoß-Verwirbelungen. Dadurch wird die zusätzliche Bildung von Granulat-Abrieb weitestgehend vermieden.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält das erfindungsgemäße Mischsilo als weiteren Bestandteil eine oder mehrere Vorrichtungen zur Spülung aller Bereiche des Silo-Innenraums mit Wasser oder einer anderen Flüssigkeit, zur Entfernung von gegebenenfalls noch anhaftenden Produktresten aus dem Silo, wie in Fig. 3 dargestellt. Diese Vorrichtung ist bevorzugt am Silo-Dach (13) installiert und so ausgebildet, dass mit ihr alle Kammern des Silos, der Drehrohrverteiler und das Innere des Silo-Daches mit Wasser besprüht werden können. Diese Spülvorrichtung ist vorzugsweise ein kugelförmiger Sprühkopf (14a) mit einer Vielzahl von Wasserdüsen, sodass Anlagenteile in einem Umfeld von nahezu 360° mit Wasser gespült werden können. Das ablaufende Wasser verlässt das Mischsilo durch die Absperrarmatur (3) am Boden des Mischraums (1) des Silos. Der Sprühkopf kann dabei starr oder drehbar sein und kann auf einer feststehenden Lanze sitzen, die in den zu spülenden Raum hineinragt. Eine alternative Ausführungsform zeigt die Fig. 4. Hierbei wird die Sprühkugel (14b) mit einer angetriebenen teleskopierbaren Lanze für den Spülprozess in den Innenraum hineingefahren. Nach dem Spülprozess fährt die Sprühkugel zurück und wird beispielsweise über eine Drehklappe (14c) zum Innenraum hin abgeschottet, so dass die Sprühkugel gegen Produktstäube, die ggf. die Wasserdüsen verstopfen können, geschützt ist.
  • Die Sprühköpfe werden in einer bevorzugten Ausführungsform nach dem Spülprozess mit Druckluft durchspült und getrocknet. Auf die Druckluftdurchspülung kann in der Ausführungsform gemäß Fig. 4 (14b) verzichtet werden. Die Sprühköpfe bestehen bevorzugt aus Edelstahl, 1.4404, können aber auch aus anderen Metalllegierungen bestehen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Spülprozess ein automatisierter Vorgang mit bevorzugt 2 Spülabschnitten. Nach dem Förderprozess wird die Förderweiche so verstellt, dass der Zulauf in Richtung Silo versperrt ist. Anschließend wird die Förderleitung in Richtung Siloeinlauf gespült. Nach Abschluss des ersten Spülprozesses wird das Silo gespült. Dazu werden die Sprühkugeln oberhalb der einzelnen Kammern sowie die Sprühkugeln im Bereich des Silodaches (Drehrohrverteiler, Mannloch) mit Wasser beaufschlagt. Nach Abschluss der Spülung wird mit Druckluft durch die Sprühkugeln geblasen und diese getrocknet.
  • Beide Spülprozesse werden bevorzugt durch eine Durchflussmessung überwacht. Für eine erfolgreiche Spülung muss die Wasserdurchflussmenge ein Mindest-Grenzwert überschreiten.
  • Die Siloinnenräume können gegebenenfalls mittels Luft getrocknet werden. Alternativ kann bevorzugt zur Trocknung eine sogenannte Abtropfzeit vorgesehen werden, in der die Absperrarmatur (3) geöffnet bleibt, so dass Restfeuchte ablaufen kann.
  • Die folgenden Zeichnungen veranschaulichen den Bau und die Funktion des Mischsilos und die darin verwendeten Apparate:
    • Fig.1.
    ist ein Silo-Querschnitt und zeigt die Aufsicht von oben eines Mischsilo mit den Unterteilungen in einzelne Kammern.
    Fig.2.
    zeigt als Vorrichtung zur beliebigen Verteilung des in das Silo eingeführten Granulats in alle Zylinderkammern des Silos als Beispiel einen sog. Drehrohrverteiler.
    Fig. 3
    zeigt einen Längsschnitt durch ein Mischsilo mit einem am Dach des Silos befindlichen und flexibel zu positionierenden Spülkopf.
    Fig. 4
    zeigt den Silokopf mit den Spüleinrichtungen, insbesondere die beiden Betriebsstellungen der teleskopierbaren Lanze mit Sprühkugel

Claims (11)

  1. Mischsilo, enthaltend einen zylindrischen Behälter mit konischem Auslauf, weiter enthaltend:
    i. eine Mehrzahl von senkrecht angeordneten, gekrümmt geformten Trennwänden, die ein zentrales, in Richtung der Zylinderlängsachse verlaufendes Mittelrohr und die Silowand mit einander verbinden, so dass mehrere von einander getrennte Kammern (7) entstehen, die jeweils von oben mit Granulat befüllbar sind und am unteren konischen Ende des Silos jeweils eine Öffnung zur Entnahme des Granulats aufweisen, und zwar der Gestalt, dass alle Entleerungsöffnungen der einzelnen Silokammern in den Konus des Silos einmünden und die Entleerungsöffnungen nicht absperrbar sind,
    wobei die gekrümmt geformten Trennwände so ausgebildet sind, dass keine spitzen Winkel zwischen angrenzenden Kammerwänden entstehen, indem solche spitzen Winkel zwischen angrenzenden Kammerwänden durch Anbringen zusätzlicher Segmente (4) umgangen werden;
    ii. eine Vorrichtung (6) mit der Möglichkeit zur beliebigen Verteilung des in das Silo eingeführten Granulats in alle Kammern (7) des Silos.
  2. Mischsilo gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Vorrichtungen zur Spülung aller Bereiche des Silo-Innenraums mit Flüssigkeit zur Entfernung von Produktresten aus dem Silo vorhanden ist.
  3. Mischsilö gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungen zur Spülung aller Bereiche des Silo-Innenraums fest oder flexibel teleskopierbar angeordnet sind.
  4. Mischsilo gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die produktberührten Bereiche als Totraum-freie Konstruktionen ausgelegt sind.
  5. Mischsilo gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Befüllvorrichtung des Typs Drehrohrverteiler ist und mittig am Dach des Silos angebracht ist und aus einem drehbaren Rohr geeigneter Länge und geeigneter Krümmung besteht.
  6. Mischsilo gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Initiatoren zur Feststellung der Befüllpositionen angebracht sind.
  7. Mischsilo gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner gekennzeichnet durch eine Absperrarmatur (3) am Boden des Mischraums (1).
  8. Mischsilo gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischraum (1) unterhalb der Silokammern bis zur Absperrarmatur (3) ein Volumen von maximal 2% und wenigstens 0,1% des Gesamtvolumens des Mischsilos, wobei dieses die Addition des Volumens aller Kammern (7) und des Volumens des Mischraums (1) ist, aufweist.
  9. Mischsilo gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischraum (1) unterhalb der Silokammern bis zur Absperrarmatur (3) ein Volumen von maximal 1% und wenigstens 0,2% des Gesamtvolumens des Mischsilos aufweist.
  10. Verwendung eines Mischsilos gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Polymer-Granulat in die Silokammern gefüllt werden und anschließend die Granulate abgelassen werden.
  11. Verwendung eines Mischsilos gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Ablassen der Granulate die Mischkammern ausgespült werden.
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