EP4225546A1 - Vorrichtung und verfahren zur verarbeitung von schüttgut - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur verarbeitung von schüttgut

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Publication number
EP4225546A1
EP4225546A1 EP21777734.1A EP21777734A EP4225546A1 EP 4225546 A1 EP4225546 A1 EP 4225546A1 EP 21777734 A EP21777734 A EP 21777734A EP 4225546 A1 EP4225546 A1 EP 4225546A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bulk material
downpipe
additive
processing
processing plant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21777734.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Dürr
Klaus Menna
Bob Reischl
Holger Risch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Coperion GmbH
Original Assignee
Coperion GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Coperion GmbH filed Critical Coperion GmbH
Publication of EP4225546A1 publication Critical patent/EP4225546A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B29C31/06—Feeding of the material to be moulded, e.g. into a mould cavity in measured doses, e.g. by weighting
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    • B29B9/06—Making granules by dividing preformed material in the form of filamentary material, e.g. combined with extrusion
    • B29B9/065—Making granules by dividing preformed material in the form of filamentary material, e.g. combined with extrusion under-water, e.g. underwater pelletizers

Definitions

  • the invention relates to a processing plant for bulk material and a method for processing bulk material.
  • WO 2016/055 043 A1 discloses a method for producing plastic products using an extruder.
  • Two dosing systems are connected to an extruder in order to optionally feed different plastic granulate mixtures to the extruder.
  • each dosing has a dosing station for a main component and several dosing stations for secondary components. All dosing stations lead to a union point which is closed by means of a gate valve. At the junction, the main component and the secondary component are collected and mixed together. The plastic granulate mixture produced in this way is fed into the extruder.
  • the object is achieved according to the invention by a processing plant having the features specified in claim 1 and by a method having the features specified in claim 14 .
  • a processing plant having the features specified in claim 1 and by a method having the features specified in claim 14 .
  • the cost of premixing bulk material before adding it to a processing device, in particular an extruder can be reduced since cross-mixing takes place in the processing device, in particular in the extruder itself, which is necessary for processing of the bulk material is sufficient.
  • the bulk material which in particular has powder, granules and/or flakes, is stored in at least one bulk material storage container.
  • Powder has an average grain size of 70 ⁇ m to 2500 ⁇ m, in particular from 100 ⁇ m to 2200 ⁇ m, in particular from 120 ⁇ m to 2000 ⁇ m.
  • Granules have in particular an average particle size of 2000 ⁇ m to 7000 ⁇ m, in particular from 2500 ⁇ m to 6000 ⁇ m and in particular from 2500 ⁇ m to 5000 ⁇ m.
  • Flakes have an average particle size of in particular 1000 to 10000 ⁇ m, in particular 1000 to 8000 ⁇ m and in particular 1500 to 6000 ⁇ m.
  • the bulk material storage container is in particular a bulk material silo, which is also referred to as a day silo.
  • the processing plant can in particular comprise a plurality of bulk material storage containers which are each connected to the processing device via a separate bulk material downcomer. It is also possible for several bulk material downpipes to open into a common bulk material downpipe, which connects the respective bulk material metering devices directly to the processing device.
  • a bulk material collecting dosing device in particular a cellular wheel sluice, is connected to the at least one bulk material storage container in order to meter the bulk material out of the bulk material storage container.
  • the bulk material dosing device can be designed as a screw conveyor, vibratory conveyor or belt conveyor.
  • a bulk material downpipe is connected to the bulk material metering device in order to convey the bulk material into the processing device.
  • the bulk material downpipe has a nominal diameter of between 250 mm and 700 mm for large plants and 100 mm to 400 mm for compounding plants.
  • the bulk material downpipe is in particular arranged at least in sections inclined relative to the horizontal. The bulk material downpipe enables the bulk material to be conveyed gravimetrically.
  • the bulk material downpipe directly connects the bulk material metering device to the processing device.
  • the bulk material is conveyed, in particular at least in part, from the bulk material metering device directly, in particular unmixed, into the processing device by means of the bulk material downpipe.
  • the proportion of the bulk material flow that is conveyed directly from the bulk material metering device by means of the bulk material downpipe into the processing device is at least 70% of the production capacity of the processing device, in particular at least 75%, in particular at least 80%, in particular at least 85%, in particular at least 90% % and in particular at least 95%. This means that a mixing/transport device, which serves to transport and/or mix bulk material, can be avoided between the bulk material metering device and the processing device.
  • Plastics are in particular polyolefins, in particular polypropylene (PP) and/or polyethylene (PE).
  • the processing plant can also be used for polyolefins with low melting points, in particular ethylene vinyl acetate copolymers (EVA), or polyolefin plastics for cable manufacture such as cross-linked polyethylene (XLPE).
  • EVA ethylene vinyl acetate copolymers
  • XLPE cross-linked polyethylene
  • PVC polyvinyl chloride
  • E-PVC emulsion polymerisation
  • S-PVC suspension polymerisation
  • M-PVC bulk polymerisation
  • engineering plastics such as polyamide (PA), polycarbonate (PC), polyethylene terephthalate (PET) and/or recycled regrind can be processed.
  • the processing plant has at least one additive feed and in particular a plurality of additive feeds in order to feed an additive or a plurality of additives to the bulk material.
  • the additive supply takes place in particular in the form of a, in particular mobile, delivery station, in particular a big bag emptying station and/or a vacuum unloading station.
  • These delivery stations are in particular mobile storage containers, which are also referred to as Flexible Intermediate Bulk Containers (FIBC).
  • FIBC Flexible Intermediate Bulk Container
  • An intermediate storage container, a so-called Intermediate Bulk Container (IBC) can also be used to supply additives.
  • the additive supply is also possible in the form of sacks, barrels and/or premix containers.
  • Additives are in particular aggregates such as color pigments, stabilizers, antiblocking agents, processing aids, stearates, titanium dioxide, and plasticizers and/or whitening agents to influence the properties of a bulk mixture.
  • the additives can be classified based on their flow properties. For example, there are additives in powder form with an average particle size of less than 100 ⁇ m. Such additives are cohesive, meaning they tend to stick together. Additives in powder form with an average particle size between 100 ⁇ m and 300 ⁇ m are essentially free-flowing. A granular or beaded additive with an average particle size of 300 ⁇ m to 2000 ⁇ m is free-flowing. Additives that are pelleted and/or press granulated have an average particle size of 2000 ⁇ m to 6000 ⁇ m and are free-flowing.
  • the additives can also be classified based on their melting point.
  • the melting point can be low, ie below the temperature of the bulk material, in particular the plastic particles, in particular the plastic granulate and/or the plastic powder.
  • the temperature of the bulk material is in particular between 60°C and 100°C and in particular between 60°C and 80°C.
  • the melting point of the additive can also be in the range of the temperature of the bulk material, in particular the plastic granules and/or the plastic powder, ie in particular between 60°C and 100°C, in particular between 60°C and 80°C. It is advantageous if the melting point of the additive is greater than 100°. The risk of sticking and/or caking with such additives is reduced.
  • Additives whose melting point is higher than that of the bulk material, in particular the plastic granulate and/or the plastic powder, are advantageous for processing.
  • the melting point is typically at a temperature greater than 100°C, particularly greater than 110°C and especially greater than 120°C.
  • the processing of these additives is usually not critical.
  • Additives can also be classified according to their formulation. Additives can be used pure, ie unmixed with other components, such as in particular antioxidants, lubricants, antistatic agents, antiblocking agents and/or processing aids. It is also possible to create a premix, a so-called premix, from several additives and use it in the processing plant. Such a premix is typically tailored specifically to the processing facility and the material to be produced with it.
  • An additive dosing device is connected to the additive feed in order to dispense the additive from the additive feed in metered amounts.
  • the additive dosing device is in particular a loss-in-weight feeder, a Coriolis scale and/or a baffle plate quantity measurement with a cellular wheel sluice.
  • An additive downcomer is connected to the additive dosing device in order to convey the additive into the processing device.
  • the additive downpipe has a nominal diameter of between 80 mm and 350 mm.
  • the additive metering device is in particular indirectly connected to the processing device. In particular, the additive dosing device is not directly connected to the processing device.
  • a processing plant according to claim 2 is designed to be particularly uncomplicated. Because the bulk material downpipe is at least partially, in particular over at least 50% of its length, in particular over at least 60% of its length, in particular over at least 70% of its length, in particular over at least 80% of its length, in particular over at least 90% of its length and in particular over at least 95% of its length, is oriented at an angle of inclination to the vertical, gravimetric conveyance of the bulk material along the bulk material downpipe is reliably ensured.
  • the angle of inclination relative to the vertical is in particular different from 0°.
  • the angle of inclination relative to the vertical is in particular between 10° and 75°, in particular between 20° and 60°, in particular between 20° and 45° and in particular between 20° and 35°.
  • the angle of inclination is determined as a function of the wall friction angle of the bulk material with the surface of the inside of the bulk material downpipe.
  • the wall friction angle is influenced by the surface design, in particular the roughness, of the inside of the bulk material downpipe.
  • the bulk material downpipe it is possible for the bulk material downpipe to be oriented exactly vertically.
  • a processing plant enables advantageous processing of the bulk material.
  • the bulk material is cross-mixed with the at least one additive in the extruder.
  • An extruder hopper can be arranged on the extruder.
  • the extruder hopper facilitates the feeding of the bulk material and/or the at least one additive.
  • the extruder pre-hopper enables the bulk material and/or the additive to be temporarily stored when it is fed into the extruder.
  • the extruder hopper allows for a separation of displacement air from the extruder and/or a Separation of flushing air from the additive feed, the additive dosing device and/or the additive downpipe.
  • a processing plant according to claim 4 enables a particularly uncomplicated design. Because the additive downpipe opens, in particular directly, into the bulk material downpipe, the at least one additive is introduced into the flowing bulk material. The risk of the additive caking on the inside of the downpipe is reduced. It was recognized that it is advantageous if the additive downpipe and the bulk material downpipe enclose an acute angle.
  • An acute angle is less than or equal to 90°, in particular less than or equal to 80°, in particular less than or equal to 70°, in particular less than or equal to 60°, in particular less than or equal to 50°, in particular less than or equal to 45°, in particular less than or equal to 40 °, in particular less than or equal to 30°, in particular less than or equal to 25° and in particular less than or equal to 20°.
  • a processing plant improves the direct addition of the additive into the bulk material downcomer.
  • the risk of additive being able to deposit in the area where the additive downpipe joins the bulk material downpipe and/or in the bulk material downpipe itself, in particular due to turbulence in the free space above the bulk material flow, is reduced.
  • the risk is reduced that the at least one additive will adhere and/or cake and/or stick to the inside of the bulk material downpipe.
  • the penetration depth ensures that the added additive is carried along by the bulk material flow. is taken and distributed in the bulk material flow.
  • the penetration depth is the deepest point of the additive downpipe that protrudes into the bulk material downpipe.
  • the additive downpipe is beveled at its opening arranged in the bulk material downpipe with respect to the longitudinal axis of the additive downpipe.
  • the inclination of a plane defined by a delivery opening of a junction piece with respect to the longitudinal axis of the bulk material downpipe is understood as the bevel angle.
  • the angle of inclination and the angle of inclination of the bulk material downpipe add up to an angle that is in particular less than or equal to 90°. If the angle of inclination is 0°, the additive downpipe is arranged with its outlet in the bulk material downpipe parallel to its longitudinal axis.
  • the bevel angle is in a range between 0° and 60°, in particular between 0.5° and 45°, in particular between 1° and 30°, in particular between 1° and 20°, in particular between 1° and 15° , in particular between 1° and 10° and in particular between 1° and 5°. It is advantageous if the sum of the angle of inclination and the angle of inclination of the bulk material downpipe result in a sum angle that is less than or equal to 80°, in particular less than or equal to 70°, in particular less than or equal to 60°, in particular less than or equal to 55°, in particular less than or equal to is equal to 50° and in particular less than or equal to 48°.
  • the additive downpipe can have a straight or rounded shape in the area of its outlet.
  • a radius of curvature can be provided which is in particular between half the nominal diameter of the additive downpipe and half the nominal diameter of the bulk material downpipe.
  • the end of the Additive downpipe can also be elliptical or designed with an obtuse angle.
  • the additive downpipe is attached to the bulk material downpipe, in particular welded on, without the additive downpipe being immersed in the bulk material downpipe.
  • the additive downpipe opens directly into an opening provided for this purpose in the bulk material downpipe.
  • the immersion depth is 0.
  • a processing plant according to claim 6 additionally avoids the risk of a build-up of the bulk material and/or a mixture of bulk material and the additive along the bulk material downpipe.
  • a flow guide element is fastened in particular in the bulk material downpipe.
  • a flow guide element can be, for example, a flow straightener, in particular a flow guide plate.
  • a processing plant enables the additive to be conveyed reliably, gravimetrically.
  • the additive downpipe is oriented at least in sections and in particular over 60% of its length, in particular over 70% of its length, in particular over 80% of its length, in particular over 90% of its length and in particular over 95% of its length with a non-zero angle of inclination.
  • the angle of inclination relative to the vertical is in particular less than or equal to 40°, in particular less than or equal to 30° and in particular less than or equal to 15°.
  • An additive downpipe arranged inclined relative to the vertical is particularly advantageous when using an additive that is highly fluidized when flowing. Because the additive flows in the inclined additive downcomer, it does not become too fluid.
  • An additive conveyed in this way is improved by the bulk material flow in the bulk material downpipe entrained and/or better mixed with the bulk material flow in the bulk material downpipe. . The risk of caking is reduced.
  • the additive downpipe it is possible for the additive downpipe to be oriented exactly vertically.
  • a processing plant reduces the risk of caking.
  • a cooling unit serves to cool the bulk material downpipe and/or the additive downpipe.
  • a cooling unit can in particular be designed in the form of at least one cooling plate which is attached to an outer wall of the respective downpipe. It is alternatively or additionally conceivable for the respective downpipe to be double-walled and for an intermediate space to be flushed with a cooling medium, in particular cooling liquid, in particular cooling water.
  • the cooling unit is designed as a heat exchanger due to the double-walled design of the downpipe.
  • cooling gas in particular inert gas and in particular nitrogen, can be used for cooling in the bulk material downpipe and/or in the additive downpipe. In particular, a gas flow is used to cool the additive.
  • the gas stream is directed in particular in the flow direction of the additive, that is to say in cocurrent, starting from the outlet of the additive metering device, in particular the loss-in-weight feeder. Cooling allows friction-related heat to be dissipated from the respective downpipe. The risk of sticking as a result of heated bulk material and/or additive on the inner wall of the respective downpipe is reduced.
  • the respective downpipe can be cooled by means of the cooling unit in such a way that the temperature on the inside of the downpipe is at least 5 °C, in particular at least 10 °C and in particular which is at least 15 °C below the softening point of the additive.
  • a double-walled cooling line can be operated in co-current or in counter-current.
  • the bulk material downpipe at least in the junction area of the additive downpipe and/or to indirectly cool the outlet of the additive downpipe, which protrudes into the bulk material downpipe, via the bulk material downpipe. It is also possible to design a junction s muff for the junction of the additive downpipe with the bulk material downpipe with a larger diameter than the additive downpipe, so that the cooled additive downpipe can protrude into the junction s muff.
  • a flow support unit reduces the risk of caking and/or sticking in the respective downpipe.
  • the bulk material downcomer can have a gas supply to generate a gas flow along the bulk material downcomer from the bulk material metering device to the processing device and to support the conveyance of the bulk material along the bulk material downcomer into the processing device.
  • mechanical support devices such as vibrators and/or shakers can also be used.
  • a mixing/transport device enables intensified premixing of the bulk material with the at least one additive.
  • the mixing/transport device is designed in particular as a mixing and/or transport screw.
  • the mixing/transport device can also be designed as a vibrating conveyor. It is essential that the mixing/transport device is previously, at least partially, vertical oriented bulk material conveying direction is converted into an, in particular exclusively, horizontally oriented bulk material conveying direction. The addition of at least one additive to the horizontally conveyed bulk material flow is improved.
  • the bulk material flow in the mixing/transport device can also be inclined relative to the horizontal, with a corresponding angle of inclination of no more than 45°, in particular no more than 30°, in particular no more than 15°, in particular no more than 10°, in particular no more than 8°, in particular no more than 5°, in particular is at most 3° and in particular at most 1°.
  • the mixing/transport device is connected to the downstream processing device in particular via a connecting downcomer, which is in particular vertically oriented. Because a minimum portion of the bulk material is fed directly from the bulk material metering device to the processing device via the bulk material drop line, the mixing/transport device can be designed to be smaller. This reduces the investment and/or operating costs of the system.
  • the mixing/transport device will receive at most 50% of the production capacity of the processing device, in particular between 2% and 45%, in particular between 3% and 40%, in particular between 4% and 35%, in particular between 4% and 30%, between 5% and 25%, in particular between 5% and 20% and in particular between 5% and 15% are added.
  • the mass flow of the bulk material and the at least one additive into the processing device is referred to as production output.
  • a second bulk material downpipe according to claim 11 enables a bulk material partial flow to be fed into the mixing/transport device.
  • a processing system according to claim 12 enables improved mixing of the bulk material partial flow with additive in the mixing/transport device.
  • a design of the mixing/transport device according to claim 13 is particularly economical.
  • a method according to claim 14 essentially has the advantages of the processing plant itself, to which reference is hereby made.
  • a method according to claim 15 reduces the risk of the bulk material and/or the additive sticking together in the respective downpipe.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a processing plant for bulk material with an inclined bulk material downpipe into which several additive downpipes open
  • FIG. 2 shows an enlarged detailed sectional view according to detail II in FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a representation corresponding to FIG. 2 of an outlet of an additive downpipe according to a further embodiment
  • Fig. 4 is a sectional view according to section line IV-IV in Fig. 3,
  • FIG. 5 shows a representation corresponding to FIG. 4 with a rounded junction outlet
  • FIG. 6 shows a representation corresponding to FIG. 1 of a processing system according to a second exemplary embodiment with a mixing/conveying screw
  • FIG. 7 shows a representation of a processing plant corresponding to FIG. 1 according to a third exemplary embodiment with a cooling unit for cooling the bulk material downpipe and an additive downpipe,
  • Fig. 8 is an enlarged view of detail VIII in Fig. 7,
  • FIG. 9 shows a representation corresponding to FIG. 1 of a processing plant according to a fourth exemplary embodiment with two bulk material storage containers
  • Fig. 10 shows an enlarged sectional view according to section line XX in Fig. 9, 11 shows a representation of a processing plant corresponding to FIG. 1 according to a fifth exemplary embodiment, the bulk material downpipe running vertically at least in sections and additive downpipes opening into the vertically oriented bulk material downpipe from above,
  • FIG. 12 shows a representation of a processing plant corresponding to FIG. 1 according to a sixth exemplary embodiment, in which the bulk material downpipe is oriented exclusively vertically, into which the inclined oriented additive downpipes open.
  • a processing plant designated as a whole by 1 in FIG. 1 is used for processing bulk material.
  • the processing plant 1 has a processing device 2 in the form of an extruder.
  • the extruder 2 has a screw conveyor 3 and a screw drive 4 driving the screw conveyor 3 .
  • a funnel-shaped extruder hopper 5 for feeding the bulk material into the extruder 2 is arranged on an upper side of the extruder 2 in the inlet area of the screw conveyor 3 .
  • the extruder 2 has a pelletizing hood 6 with a drive 7 .
  • the granulating hood can be designed with an integrated cooling system, which is indicated in FIG. 1 by the arrows for the supply and removal of cooling medium, in particular cooling water.
  • the bulk material to be processed is stored in at least one bulk material storage container 8 .
  • Several bulk material storage containers 8 can be provided, in particular two bulk material storage containers 8, in particular three bulk material storage containers 8, in particular four bulk material storage containers 8, in particular six bulk material Storage container 8 and in particular more than six bulk storage containers 8.
  • the bulk material storage container 8 has an outlet cone 9 to which a connecting line 10 is connected.
  • a bulk material dosing device 11 is connected to the bulk material storage container 8 via the connecting line 10 .
  • the connecting line 10 is oriented exclusively vertically. This means that the bulk material dosing device 11 is arranged immediately below the outlet opening of the outlet cone 9 , ie immediately below the bulk material storage container 8 .
  • the bulk material dosing device 11 can also be arranged laterally offset below the outlet opening of the outlet cone 9 .
  • the Schütgut- dosing device 11 is designed according to the embodiment shown as a star feeder.
  • the cellular wheel sluice 11 is used for metered dispensing of the bulk material from the bulk material storage container 8.
  • the cellular wheel sluice 11 is connected directly to the extruder 2 by means of a bulk material downpipe 12 .
  • the bulk material downpipe 12 opens into the extruder hopper 5.
  • the bulk material downpipe 12 is oriented at least in sections at an angle of inclination ⁇ relative to the vertical.
  • the bulk material dispensed in a metered manner by the star feeder 11 is conveyed directly into the extruder 2, in particular gravimetrically, via the bulk material downpipe 12.
  • the processing system 1 also includes three additive feeds 13, each of which is used to feed an additive. Depending on the with The product to be produced by the processing device, in particular the extrudate, can also be provided with more or fewer than three additive feeds 13 .
  • each additive feed 13 there is an additive either in pure form, ie unmixed, or as an additive mixture, a so-called premix.
  • the additive feeds 13 can be identical or different.
  • An additive metering device 14 is connected to each additive feed 13 and is designed as a loss-in-weight feeder in accordance with the exemplary embodiment shown.
  • the additive metering devices 14 are each used for metered delivery of the additive.
  • An additive downpipe 15 is connected to each of the additive dosing devices 14 .
  • up to ten additive downpipes 15 can open into the bulk material downpipe 12 .
  • the additive downpipes 15 are each oriented vertically.
  • the additive downpipes 15 each open directly into the bulk material downpipe 12, in particular in a region of the bulk material downpipe 12 in which it is arranged at an angle of inclination ⁇ with respect to the vertical.
  • At least one of the additive downpipes 15 can open directly into the extruder hopper 5 .
  • This additive downpipe 15 is designed independently of the bulk material downpipe 12 . This allows the additive to be added separately to the extruder 2 .
  • the bulk material downpipe 12 has a confluence zen 16 to which the additive downpipe 15 can be connected.
  • the additive downpipe 15 can be flanged to the confluence s 16 by means of a connecting flange 17 .
  • the junction s clip 16 is designed as a cylinder tube.
  • the confluence s muff 16 protrudes with a discharge opening 18 into the bulk material downpipe 12 .
  • the discharge opening 18 is oriented in a plane perpendicular to the longitudinal axis 19 of the junction piece.
  • the vertically oriented confluence s stub 16 and the bulk material downpipe 12 enclose the angle of inclination a.
  • the bulk material downpipe 12 has a nominal width DNi.
  • DNi 350 mm applies.
  • the confluence s muff 16 is arranged with a penetration depth T in the bulk material downpipe 12 .
  • the penetration depth T is defined as the deepest point of the junction s stub 16 in the bulk material downpipe 12. It is advantageous if the penetration depth T is at least 60% of the nominal diameter DNi of the bulk material downpipe 12 is.
  • the nominal diameter DNi defines the inner diameter of the cylindrical bulk material downpipe 12.
  • a method for processing bulk material is explained in more detail below with reference to FIGS.
  • this is metered out of the bulk material storage container 8 and the bulk material metering device 11 and discharged into the bulk material downpipe 12 .
  • at least one additive is delivered from the respective additive feed 13 and the additive metering device 14 connected to it into the additive downpipe 15 . Since the additive downpipe 15 opens directly into the bulk material downpipe 12 via the junction 16, the additive can be added to the bulk material flowing in the bulk material downpipe 12. The risk of the additive caking and/or adhering in the bulk material downpipe 12 is avoided.
  • the stream of bulk material and at least one additive is added to the extruder 2 from the bulk material downpipe 12 via the extruder hopper 5 and is processed there.
  • the discharge opening 18 is oriented with a bevel angle y of 0° with respect to the longitudinal axis 20 of the bulk material downpipe.
  • the discharge opening 18 is oriented parallel to the longitudinal axis 20 of the bulk material downpipe.
  • the bevel angle ⁇ can be greater than 0° and range between 1° and 10°. It has been found that the dispensing of the additive into the bulk material flow in the bulk material downcomer 12 is improved by the tapered discharge opening 18 .
  • the discharge opening 18 has a straight outlet edge 22 .
  • Fig. 5 shows another variant of a junction s stub 23 with a curved running edge 24.
  • the outlet edge 24 is rounded with a radius of curvature R.
  • the outlet edge 24 can also be elliptical.
  • the outlet edge 24 can also be non-circular, in particular angled.
  • a second exemplary embodiment of the invention is described below with reference to FIG.
  • Structurally identical parts are given the same reference numbers as in the first exemplary embodiment, to the description of which reference is hereby made.
  • Structurally different, but functionally similar parts are given the same reference numbers with a suffix a.
  • the processing plant la has a second bulk material downpipe 25 which is connected to the bulk material metering device 11 .
  • the second bulk material downpipe 25 opens into a mixing/conveying device 26, which is designed as a mixing/conveying screw.
  • the second bulk material downpipe 25 is arranged at an angle of inclination e relative to the vertical.
  • the angle of inclination e is in particular less than or equal to 45°, in particular less than or equal to 30°, in particular less than or equal to 20° and in particular less than or equal to 10°. It is also conceivable that the second bulk material downpipe 25 is arranged vertically.
  • At least one additive downpipe 15 is also connected to the mixing/transport device 25 .
  • all additive downpipes 15 are connected to the mixing/transport device 26 .
  • the mixing/conveying device 26 is connected to the downstream extruder 2 by means of a connecting downcomer 27 .
  • all additive downpipes 15 open into the mixing/transport device 26. It is also conceivable that at least one or more additive downpipes 15 open into the bulk material downpipe 12 according to the first exemplary embodiment.
  • the mixing/transport device 26 can be designed to be small. This saves investment and operating costs. In particular, it is sufficient if the mixing/transport device 26 has a mixing/transport capacity that corresponds at most to 50% of a production capacity of the extruder 2.
  • the mass flow of the extrudate is understood as the output of the extruder.
  • the mixing/transport capacity of the mixing/transport device is the mass flow that leaves the mixing/transport device 26 .
  • a third exemplary embodiment of the invention is described below with reference to FIGS.
  • Structurally identical parts are given the same reference numbers as in the two previous exemplary embodiments, the description of which is hereby referred to.
  • Structurally different but functionally similar parts are given the same reference numbers with a suffix b.
  • the processing plant 1b is designed without a mixing/transport device.
  • the additive downpipes 15 open directly into the bulk material downpipe 12.
  • the additive downpipe 15 shown on the left in FIG. 7 is inclined at an angle of inclination ⁇ relative to the vertical.
  • the additive downpipes 15 shown in the middle in FIG. 7 and the additive downpipes 15 shown on the right are each designed with a cooling unit 28 , 29 for cooling the respective additive downpipe 15 .
  • the first cooling unit 28 is designed as a heat exchanger in the form of a double-walled pipe along the additive downpipe 15 .
  • a heat exchange medium in particular a liquid, in particular water, can be used for active cooling of the additive downpipe 15 in an annular flow channel of the double-walled tube.
  • a heat exchange medium inflow 30 is provided in a lower end of the double-walled tube facing the bulk material downpipe 12 and a heat exchange medium outflow 31 is provided on an opposite end of the double-walled tube facing the additive dosing device 14 .
  • the heat exchange medium flows counter to the direction of flow of the additive.
  • the heat exchanger is designed in counterflow.
  • the heat exchanger can also be designed in parallel flow.
  • the bulk material downpipe 12 is arranged at least in the junction area of the additive downpipe 15 with the first cooling unit 28 , a bulk material cooling unit 32 .
  • the bulk material cooling unit 32 extends in particular only partially along the bulk material downpipe 12.
  • the bulk material cooling unit 32 is designed analogously to the first cooling unit 28, with a heat exchange medium inflow 30 and a heat exchange medium outflow 31.
  • the bulk material cooling unit 32 is operated in countercurrent.
  • the second cooling unit 29, which is arranged on the additive downpipe 15 shown on the right in FIG. 7, also serves to actively cool the additive.
  • the second cooling unit 29 has a heat exchanger medium inflow 30 via which a cooled gas stream is fed directly into the additive downpipe 15 .
  • the heat exchanger medium inflow 30 of the second cooling unit 29 is arranged on the additive downpipe 15 in the area of the additive metering device 14 .
  • the heat exchanger medium inflow 30 serves as a gas supply.
  • the cooled gas stream of the second cooling unit 29 flows in the additive downpipe 15 in cocurrent with the additive.
  • the cooled gas stream can also serve to convey the additive along the additive downpipe 15 .
  • the second cooling unit 29 represents a flow support unit.
  • a flow support unit in the form of a mechanical element 42 is particularly advantageous for the inclined additive downpipe 15 .
  • the mechanical element 42 is designed as a vibrator which is mechanically directly operatively connected to the additive downpipe 15 .
  • the vibrator can vibrate the additive downpipe.
  • the mechanical element 42 can also be a vibrator.
  • the flow support units 29, 42 can be arranged on all downpipes 12, 15, in particular those arranged inclined with respect to the vertical. As shown in FIG. 8, the confluence s 16b has an enlarged inner diameter, so that the double-walled additive downpipe 15 can be inserted completely into the confluence s 16b and can protrude into the bulk material downpipe 12 .
  • the bulk material cooling unit 32 is not shown in FIG. 8 for reasons of illustration.
  • FIGS. A fourth exemplary embodiment of the invention is described below with reference to FIGS. Structurally identical parts are given the same reference numbers as in the previous exemplary embodiments, the description of which is hereby referred to. Structurally different but functionally similar parts are given the same reference numbers with a suffix c.
  • two bulk material storage containers 8 are provided, each of which is connected to a bulk material collection drop line 33 by means of a bulk material metering device 11, not shown, and a bulk material down pipe 12.
  • the bulk material dosing device 11 is connected to an inlet hopper 39 via the bulk material downpipe 12 and the bulk material collecting downpipe 33 .
  • the inlet hopper 39 which is also referred to as the extruder feed hopper, opens directly into the extruder 2.
  • the inlet hopper 39 essentially corresponds to the extruder hopper 5 according to the first exemplary embodiment.
  • a filter 40 for flushing gas from the collecting downcomer 33 and/or from the additive collecting downcomer 34 and/or for displacement gas from the extruder can be connected to the inlet funnel 39 .
  • a double-walled additive collection downpipe 34 with a cooling unit 28 opens into bulk material collection downpipe 33 .
  • FIG. 9 shows the flow of the bulk material 35 in the bulk material collection downpipe 33 as an example.
  • a flow guide element 36 in the form of a flow guide plate is arranged in the bulk material collection downpipe 33 upstream of the junction point of the additive collection downpipe 34 .
  • the flow guide element is V-shaped in plan view according to FIG.
  • the product flows of the bulk material and the additive caused by the flow guide element 36 are symbolized in FIG. 10 by the flow arrows 37 for the bulk material and 38 for the additive.
  • the flow guide element 36 is arranged in the bulk material collection downpipe 33 at a height such that it is impossible for bulk material 35 to unintentionally collect above the flow control element 36 and in particular between the flow control element 36 and the additive collection downpipe 34 .
  • the flow guide element 36 can be fastened to an upper side of the bulk material collection downpipe 33 and in particular can extend up to the upper side of the bulk material collection downpipe 33 .
  • the flow guide element 36 may not extend over the entire height of the bulk material collection downpipe 33 .
  • the flow guide element 36 is arranged at a distance from an underside of the bulk material collection downpipe 33 which is arranged opposite the upper side.
  • the bulk material 35 can flow along the underside of the bulk material collecting downpipe 33, in particular between the underside of the bulk material collecting downpipe 33 and the flow guide element 36, resulting in a bulk material flow which is guided below the mouth of the additive collecting downpipe 34 is.
  • the additive flows vertically down along the additive collection downpipe 34 into the bulk material collection downpipe 33 and is then deflected in the bulk material collection downpipe 33 to a flow parallel to the longitudinal axis 20 of the bulk material downpipe.
  • the bulk material flow 37 is widened due to the flow guide element 36, in particular above the mouth of the additive collection downpipe 34 and around the junction point of the additive collection downpipe 34 in the bulk material collection downpipe 33, in particular on both sides. Downstream of the point of confluence, the bulk material flows 37 flow together again and take the additive flow 38 with them.
  • a fifth exemplary embodiment of the invention is described below with reference to FIG.
  • Structurally identical parts are given the same reference numbers as in the previous exemplary embodiments, the description of which is hereby referred to.
  • Structurally different but functionally similar parts are given the same reference numbers with a suffix d.
  • a bulk material collection downpipe 33 which runs exclusively vertically.
  • a bulk material downpipe 12 which at least least sections is arranged inclined at the angle a to the vertical.
  • the additive downpipes 15 are also essentially and in particular exactly oriented vertically.
  • the additive downpipes 15 open into the bulk material collection downpipe 33 from above.
  • the bulk material downpipe 12 is oriented exclusively vertically.
  • the additive downpipes 15 are oriented inclined relative to the vertical and open laterally into the bulk material downpipe 12.
  • the additive dosing devices 14 with the additive downpipes 15 connected thereto are on opposite sides, in particular in a circle around the bulk material downpipe 12, arranged.

Abstract

Eine Verarbeitungsanlage für Schüttgut umfasst eine Verarbeitungsvorrichtung (2) für das Schüttgut (35), mindestens einen Schüttgut-Speicherbehälter (8) zum Speichern des Schüttguts (35), eine an den mindestens einen Schüttgut-Speicherbehälter (8) angeschlossene Schüttgut-Dosiervorrichtung (11) zum dosierten Abgeben des Schüttguts (35) aus dem Schüttgut-Speicherbehälter (8), eine an die Schüttgut- Dosiervorrichtung (11) angeschlossene Schüttgut-Fallleitung (12) zum Fördern des Schüttguts (35) in die Verarbeitungsvorrichtung (2), mindestens eine Additiv-Zuführung (13) zum Zuführen eines Additivs, eine an die mindestens eine Additiv-Zuführung (13) angeschlossene Additiv-Dosiervorrichtung (14) zum dosierten Abgeben des Additivs aus der Addi-tiv-Zuführung (13) sowie eine an die Additiv-Dosiervorrichtung (14) angeschlossene Additiv-Fallleitung (15) zum Fördern des Additivs in die Verarbeitungsvorrichtung (2), wobei die Schüttgut-Fallleitung (12; 12, 33) die Schüttgut-Dosiervorrichtung (11) unmittelbar mit der Verarbeitungsvorrichtung (2) verbindet.

Description

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR VERARBEITUNG VON SCHÜTTGUT
Die vorliegende Patentanmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2020 212 546.5 in Anspruch, deren Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
Die Erfindung betrifft eine Verarbeitungsanlage für Schüttgut sowie ein Verfahren zum Verarbeiten von Schüttgut.
WO 2016/055 043 Al offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Kunststofferzeugnissen mittels eines Extruders. An einen Extruder sind zwei Dosierungen angeschlossen, um wahlweise unterschiedliche Kunststoffgranulatmischungen dem Extruder zuzuführen. Dazu weist jede Dosierung eine Dosierstation für eine Hauptkomponente und mehrere Dosierstationen für Nebenkomponenten auf. Sämtliche Dosierstationen münden in eine Vereinigungsstelle, die mittels eines Absperrschiebers geschlossen ist. An der Vereinigung sstelle werden die Hauptkomponente und die Nebenkomponente gesammelt und miteinander vermischt. Die so erzeugte Kunststoffgranulatmischung wird dem Extruder zugeführt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Verarbeitung von Schüttgut zu vereinfachen und insbesondere den Anlagenaufwand, insbesondere die Investitionskosten für eine Verarbeitungsanlage, zu reduzieren.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Verarbeitungsanlage mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch ein Verfahren mit den im Anspruch 14 angegebenen Merkmalen. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass der Aufwand zum Vormischen von Schüttgut vor der Zugabe in eine Verarbeitungsvorrichtung, insbesondere in einen Extruder, reduziert werden kann, da in der Verarbeitung svorrich- tung, insbesondere in dem Extruder, selbst, eine Quervermischung stattfindet, die für die Verarbeitung des Schüttguts ausreichend ist.
Das Schüttgut, das insbesondere Pulver, Granulat und/oder Flocken aufweist, ist in mindestens einem Schüttgut- Speicherbehälter gespeichert. Pulver weist eine mittlere Korngröße von 70 pm bis 2500 pm, insbesondere von 100 pm bis 2200 pm, insbesondere von 120 pm bis 2000 pm auf. Granulat weist insbesondere eine mittlere Korngröße von 2000 pm bis 7000 pm, insbesondere von 2500 pm bis 6000 pm und insbesondere von 2500 pm bis 5000 pm. Flocken weisen eine mittlere Korngröße von insbesondere 1000 bis 10000 pm, insbesondere von 1000 bis 8000 pm und insbesondere von 1500 bis 6000 pm auf.
Der Schüttgut- Speicherbehälter ist insbesondere ein Schüttgutsilo, das auch als Tagessilo bezeichnet wird. Die Verarbeitungsanlage kann insbesondere mehrere Schüttgut- Speicherbehälter umfassen, die jeweils mit der Verarbeitungsvorrichtung über eine separate Schüttgut-Fallleitung verbunden sind. Es ist auch möglich, dass mehrere Schüttgut-Fallleitungen in eine gemeinsame Schüttgut-Fallleitung münden, die die jeweiligen Schüttgut- Dosiervorrichtungen unmittelbar mit der Verarbeitungsvorrichtung verbinden.
An dem mindestens einen Schüttgut- Speicherbehälter ist eine Schüttgut- Sammel-Dosiervorrichtung, insbesondere eine Zellenradschleuse, angeschlossen, um das Schüttgut dosiert aus dem Schüttgut- Speicherbehälter abzugeben. Alternativ kann die Schüttgut-Dosiervorrichtung als Förderschnecke, Vibrationsförderer oder Bandförderer ausgeführt sein.
An die Schüttgut-Dosiervorrichtung ist eine Schüttgut-Fallleitung angeschlossen, um das Schüttgut in die Verarbeitungsvorrichtung zu fördern. Die Schüttgut-Fallleitung weist eine Nennweite auf, die bei Großanlagen zwischen 250 mm und 700 mm und bei Compoundieranlagen bei 100 mm bis 400 mm liegt. Die Schüttgut-Fallleitung ist insbesondere zumindest abschnittsweise gegenüber der Horizontalen geneigt angeordnet. Die Schüttgut-Fallleitung ermöglicht eine gravimetrische Förderung des Schüttguts.
Die Schüttgut-Fallleitung verbindet die Schüttgut-Dosiervorrichtung mit der Verarbeitungsvorrichtung unmittelbar. Das Schüttgut wird, insbesondere zumindest anteilig, von der Schüttgut-Dosiervorrichtung mittels der Schüttgut-Fallleitung direkt, insbesondere unvermischt, in die Verarbeitung s Vorrichtung gefördert. Der Anteil des Schüttgutstroms, der unmittelbar von der Schüttgut-Dosiervorrichtung mittels der Schüttgut-Fallleitung in die Verarbeitungsvorrichtung gefördert wird, beträgt mindestens 70 % der Produktionsleistung der Verarbeitungsvorrichtung, insbesondere mindestens 75 %, insbesondere mindestens 80 %, insbesondere mindestens 85 %, insbesondere mindestens 90 % und insbesondere mindestens 95 %. Das bedeutet, dass eine Misch-/Transportvorrichtung, die zum Transportieren und/oder Mischen von Schüttgut dient, zwischen der Schüttgut- Dosiervorrichtung und der Verarbeitungsvorrichtung vermieden werden kann. Es wurde gefunden, dass eine derartige Misch-ZTransportvorrichtung entbehrlich ist. Die Verarbeitungsanlage dient insbesondere für die Herstellung bzw. Verarbeitung von Kunststoffen und/oder in der Recyclingindustrie. Kunststoffe sind insbesondere Polyolefine, insbesondere Polypropylen (PP) und/oder Polyethylen (PE). Die Verarbeitungsanlage kann auch für Polyolefine mit niedrigen Schmelzpunkten, insbesondere Ethylen-Vinylacetat-Copolymere (EVA), oder Polyolefin-Kunststoffe zur Kabelherstellung wie vernetztes Polyethylen (XLPE) dienen. Denkbar ist auch die Verarbeitung von Polyvinylchlorid (PVC), insbesondere PVC aus der Emulsionspolymerisation (E-PVC), aus der Suspensionspolymerisation (S-PVC) und/oder aus der Massepolymerisation (M-PVC). Auch die Verarbeitung von PVC- Dryblend ist möglich. Darüber hinaus können technische Kunststoffe wie Polyamid (PA), Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET) und/oder Recycling-Mahlgut verarbeitet werden.
Die Verarbeitungsanlage weist mindestens eine Additiv-Zuführung und insbesondere mehrere Additiv-Zuführungen auf, um ein Additiv oder mehrere Additive dem Schüttgut zuzuführen. Insbesondere sind zwischen zwei und sechs und insbesondere bis zu zehn Additiv-Zuführungen vorgesehen. Die Additiv-Zuführung erfolgt insbesondere in Form einer, insbesondere mobilen, Abgabestation, insbesondere einer Big-B ag-Entleerstation und/oder einer Vakuumentladestation. Diese Abgabestationen sind insbesondere mobile Speicherbehälter, die auch als Flexible Intermediate Bulk Container (FIBC) bezeichnet werden. Als Additiv-Zuführung kann auch ein Zwischenspeicherbehälter, ein sogenannter Intermediate Bulk Container (IBC), verwendet werden. Die Additiv-Zuführung ist auch in Form von Sackware, Fässern und/oder Premix-Behältem möglich.
Additive sind insbesondere Zuschlagstoffe wie Farbpigmente, Stabilisatoren, Antiblockmittel, Prozesshilfen, Stearate, Titandioxid, Weichmacher und/oder Weißmacher, um die Eigenschaften einer Schüttgutmischung zu beeinflussen.
Die Additive können anhand ihrer Fließeigenschaften klassifiziert werden. Beispielsweise existieren pulverförmige Additive mit einer mittleren Teilchengröße von weniger als 100 pm. Derartige Additive sind kohäsiv, neigen also zum Zusammenkleben. Pulverförmige Additive mit einer mittleren Teilchengröße zwischen 100 pm und 300 pm sind im Wesentlichen frei fließend. Ein kömchen- oder perlenförmiges Additiv mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 300 pm bis 2000 pm ist frei fließend. Additive, die pelletiert und/oder pressgranuliert sind, weisen eine mittlere Teilchengröße von 2000 pm bis 6000 pm auf und sind frei fließend.
Die Additive können auch anhand ihres Schmelzpunktes klassifiziert werden. Der Schmelzpunkt kann niedrig sein, also unterhalb der Temperatur des Schüttguts, insbesondere der Kunststoffteilchen, insbesondere des Kunststoffgranulats und/oder des Kunststoffpulvers liegen. Die Temperatur des Schüttguts liegt insbesondere zwischen 60°C und 100°C und insbesondere zwischen 60°C und 80°C. Der Schmelzpunkt des Additivs kann auch im Bereich der Temperatur des Schüttguts, insbesondere des Kunststoffgranulats und/oder des Kunststoffpulvers liegen, also insbesondere zwischen 60°C und 100°C, insbesondere zwischen 60°C und 80°C. Vorteilhaft ist es, wenn der Schmelzpunkt des Additivs größer ist als 100°. Das Risiko von Verklebungen und/oder Anbackungen bei derartigen Additiven ist reduziert. Additive, deren Schmelzpunkt höher liegt als der des Schüttguts, insbesondere des Kunststoffgranulats und/oder des Kunststoffpulvers, sind für die Verarbeitung vorteilhaft. Der Schmelzpunkt liegt typischerweise bei einer Temperatur von größer als 100°C, insbesondere größer als 110°C und insbesondere größer als 120°C. Die Verarbeitung dieser Additive ist in der Regel unkritisch.
Additive können auch nach ihrer Rezeptur klassifiziert werden. Dabei können Additive rein, also unvermischt mit anderen Bestandteilen, verwendet werden, wie insbesondere Antioxidantien, Gleitmittel, Antistatika, Antiblockmittel und/oder Prozesshilfen. Es ist auch möglich, eine Vormischung, einen sogenannten Premix, aus mehreren Additiven zu erstellen und in der Verarbeitungsanlage zu verwenden. Eine derartige Vormischung ist typischerweise speziell auf die Verarbeitungsanlage und das damit herzustellende Material abgestimmt.
An die Additiv-Zuführung ist eine Additiv-Dosiervorrichtung angeschlossen, um das Additiv aus der Additiv-Zuführung dosiert abzugeben. Die Additiv-Dosiervorrichtung ist insbesondere ein Loss-In-Weight-Feeder, eine Coriolis- Waage und/oder eine Prallplatten-Mengenmessung mit Zellenradschleuse. An die Additiv-Dosiervorrichtung ist eine Additiv- Fallleitung angeschlossen, um das Additiv in die Verarbeitungsvorrichtung zu fördern. Die Additiv-Fallleitung weist eine Nennweite auf, die zwischen 80 mm und 350 mm beträgt. Die Additiv-Dosiervorrichtung ist insbesondere mittelbar mit der Verarbeitungsvorrichtung verbunden. Die Additiv- Dosiervorrichtung ist insbesondere nicht unmittelbar mit der Verarbeitung s Vorrichtung verbunden.
Eine Verarbeitungsanlage gemäß Anspruch 2 ist besonders unkompliziert ausgeführt. Dadurch, dass die Schüttgut-Fallleitung zumindest abschnittsweise, insbesondere über mindestens 50 % ihrer Länge, insbesondere über mindestens 60 % ihrer Länge, insbesondere über mindestens 70 % ihrer Länge, insbesondere über mindestens 80 % ihrer Länge, insbesondere über mindestens 90 % ihrer Länge und insbesondere über mindestens 95 % ihrer Länge, gegenüber der Vertikalen mit einem Neigungswinkel orientiert ist, ist eine gravimetrische Förderung des Schüttguts entlang der Schüttgut- Fallleitung zuverlässig gewährleistet. Der Neigungswinkel gegenüber der Vertikalen ist insbesondere von 0° verschieden. Der Neigungswinkel gegenüber der Vertikalen liegt insbesondere zwischen 10° und 75°, insbesondere zwischen 20° und 60°, insbesondere zwischen 20° und 45° und insbesondere zwischen 20° und 35°. Insbesondere ist eine Verstopfung der Schüttgut-Fallleitung und/oder eine unzureichende Zudosierung von Schüttgut in die Verarbeitungsvorrichtung vermieden. Insbesondere ist der Neigungswinkel in Abhängigkeit des Wandreibungswinkels des Schüttguts mit der Oberfläche der Innenseite der Schüttgut-Fallleitung festgelegt. Insbesondere wird der Wandreibungswinkel von der Oberflächengestaltung, insbesondere der Rauheit, der Innenseite der Schüttgut-Fallleitung beeinflusst.
Alternativ ist es möglich, dass die Schüttgut-Fallleitung exakt vertikal orientiert ist.
Eine Verarbeitungsanlage gemäß Anspruch 3 ermöglicht eine vorteilhafte Verarbeitung des Schüttguts. Insbesondere erfolgt in dem Extruder eine Quervermischung des Schüttguts mit dem mindestens einen Additiv. An dem Extruder kann ein Extrudervorbehälter angeordnet sein. Der Extrudervorbehälter erleichtert die Zuführung des Schüttguts und/oder des mindestens einen Additivs. Insbesondere ermöglicht der Extrudervorbehälter eine kurzzeitige Zwischenspeicherung des Schüttguts und/oder des Additivs bei der Zuführung in den Extruder. Zudem ermöglicht der Extrudervorbehälter eine Abtrennung von Verdrängungsluft aus dem Extruder und/oder eine Abtrennung von Spülluft aus der Additiv-Zuführung, der Additiv- Dosiervorrichtung und/oder der Additiv-Fallleitung.
Eine Verarbeitungsanlage gemäß Anspruch 4 ermöglicht eine besonders unkomplizierte Ausgestaltung. Dadurch, dass die Additiv-Fallleitung, insbesondere unmittelbar, in die Schüttgut-Fallleitung mündet, wird das mindestens eine Additiv in das strömende Schüttgut aufgegeben. Das Risiko von Anbackungen des Additivs an einer Innenseite der Fallleitung ist reduziert. Es wurde erkannt, dass es vorteilhaft ist, wenn die Additiv-Fallleitung und die Schüttgut-Fallleitung einen spitzen Winkel einschließen. Ein spitzer Winkel ist kleiner oder gleich 90°, insbesondere kleiner oder gleich 80°, insbesondere kleiner oder gleich 70°, insbesondere kleiner oder gleich 60°, insbesondere kleiner oder gleich 50°, insbesondere kleiner oder gleich 45°, insbesondere kleiner oder gleich 40°, insbesondere kleiner oder gleich 30°, insbesondere kleiner oder gleich 25° und insbesondere kleiner oder gleich 20°.
Eine Verarbeitungsanlage gemäß Anspruch 5 verbessert die unmittelbare Zugabe des Additivs in die Schüttgut-Fallleitung. Das Risiko, dass sich Additiv im Bereich der Einmündung der Additiv-Fallleitung in die Schüttgut-Fallleitung und/oder in der Schüttgut-Fallleitung selbst ablagem kann, insbesondere aufgrund von Turbulenzen im Freiraum oberhalb des Schüttgutstroms, ist reduziert. Insbesondere ist das Risiko reduziert, dass das mindestens eine Additiv an der Innenseite der Schüttgut-Fallleitung anhaftet und/oder anbackt und/oder anklebt. Insbesondere wurde erkannt, dass der Strom des Schüttguts in der, insbesondere gegenüber der Vertikalen geneigt verlaufenden Schüttgut-Fallleitung, in Folge der Schwerkraft in einem unteren Bereich der Schüttgut-Fallleitung strömt. Die Eindringtiefe gewährleistet, dass das zugeführte Additiv von dem Schüttgutstrom mitge- nommen wird und sich im Schütgutstrom verteilt. Als Eindringtiefe wird der tiefste Punkt der Additiv-Fallleitung verstanden, der in die Schütgut- Fallleitung hineinragt.
Vorteilhaft ist es, wenn die Additiv-Fallleitung an ihrer in der Schütgut- Fallleitung angeordneten Öffnung gegenüber der Längsachse der Additiv- Fallleitung angeschrägt ist. Als Anschrägwinkel wird die Neigung einer von einer Abgabeöffnung eines Einmündungsstutzens definierten Ebene bezüglich der Schütgut-Fallleitungs-Längsachse verstanden. Der Anschrägwinkel und der Neigungswinkel der Schütgut-Fallleitung ergänzen sich zu einem Winkel, der insbesondere kleiner oder gleich 90° ist. Wenn der Anschrägwinkel 0° groß ist, ist die Additiv-Fallleitung mit ihrem Auslauf in der Schütgut-Fallleitung parallel zu deren Längsachse angeordnet. Vorteilhaft ist es, wenn der Anschrägwinkel in einem Bereich zwischen 0° und 60°, insbesondere zwischen 0,5° und 45°, insbesondere zwischen 1° und 30°, insbesondere zwischen 1° und 20°, insbesondere zwischen 1° und 15°, insbesondere zwischen 1° und 10° und insbesondere zwischen 1° und 5° beträgt. Vorteilhaft ist es, wenn die Summe aus Anschrägwinkel und Neigungswinkel der Schütgut-Fallleitung einen Summenwinkel ergeben, der kleiner oder gleich 80°, insbesondere kleiner oder gleich 70°, insbesondere kleiner oder gleich 60°, insbesondere kleiner oder gleich 55°, insbesondere kleiner oder gleich 50° und insbesondere kleiner oder gleich 48° ist.
Zusätzlich oder alternativ kann die Additiv-Fallleitung im Bereich ihres Auslaufs eine gerade oder eine gerundete Form aufweisen. Bei einer gerundeten Form kann ein Rundungsradius vorgesehen sein, der insbesondere zwischen der halben Nennweite der Additiv-Fallleitung und der halben Nennweite der Schütgut-Fallleitung liegt. Alternativ kann der Auslauf der Additiv-Fallleitung auch elliptisch oder mit einem stumpfen Winkel ausgeführt sein.
Es ist alternativ möglich, dass die Additiv-Fallleitung an der Schüttgut- Fallleitung angebracht, insbesondere angeschweißt, ist ohne dass die Additiv-Fallleitung in die Schüttgut-Fallleitung eintaucht. In diesem Fall mündet die Additiv-Fallleitung unmittelbar in eine dafür vorgesehene Öffnung in der Schüttgut-Fallleitung. Bei diesem Fall beträgt die Eintauchtiefe 0.
Eine Verarbeitungsanlage gemäß Anspruch 6 vermeidet zusätzlich das Risiko eines Aufstaus des Schüttguts und/oder einer Mischung aus Schüttgut und dem Additiv entlang der Schüttgut-Fallleitung. Ein Strömungsleitelement ist insbesondere in der Schüttgut-Fallleitung befestigt. Ein Strömungsleitelement kann beispielsweise ein Strömungsrichter, insbesondere ein Strömungsleitblech, sein.
Eine Verarbeitungsanlage gemäß Anspruch 7 ermöglicht eine zuverlässige, gravimetrische Förderung des Additivs. Die Additiv-Fallleitung ist zumindest abschnittsweise und insbesondere über 60 % ihrer Länge, insbesondere über 70 % ihrer Länge, insbesondere über 80 % ihrer Länge, insbesondere über 90 % ihrer Länge und insbesondere über 95 % ihrer Länge mit einem von Null verschiedenen Neigungswinkel orientiert. Der Neigungswinkel gegenüber der Vertikalen ist insbesondere kleiner oder gleich 40°, insbesondere kleiner oder gleich 30° und insbesondere kleiner oder gleich 15°. Eine gegenüber der Vertikalen geneigt angeordnete Additiv- Fallleitung ist insbesondere bei der Verwendung eines Additivs vorteilhaft, das beim Fließen stark fluidisiert. Dadurch, dass das Additiv in der geneigten Additiv-Fallleitung strömt, wird es nicht zu fluide. Ein so zugefördertes Additiv wird von dem Schüttgutstrom in der Schüttgut-Fallleitung besser mitgenommen und/oder besser mit dem Schüttgutstrom in der Schüttgut- Fallleitung vermischt. . Das Risiko von Anbackungen ist reduziert.
Alternativ ist es möglich, dass die Additiv-Fallleitung exakt vertikal orientiert ist.
Eine Verarbeitungsanlage gemäß Anspruch 8 reduziert das Risiko von Anbackungen. Eine Kühleinheit dient zum Kühlen der Schüttgut-Fallleitung und/oder der Additiv-Fallleitung. Eine Kühleinheit kann insbesondere in Form mindestens eines Kühlblechs ausgeführt sein, das an einer Außenwand der jeweiligen Fallleitung angebracht ist. Es ist alternativ oder zusätzlich denkbar, die jeweilige Fallleitung doppelwandig auszuführen und einen Zwischenraum mit einem Kühlmedium, insbesondere Kühlflüssig- keit, insbesondere Kühlwasser, zu spülen. Die Kühleinheit ist durch die doppelwandige Ausführung der Fallleitung als Wärmetauscher ausgeführt. Zusätzlich oder alternativ kann Kühlgas, insbesondere Inertgas und insbesondere Stickstoff, zum Kühlen in der Schüttgut-Fallleitung und/oder in der Additiv-Fallleitung genutzt werden. Insbesondere wird ein Gasstrom zum Kühlen des Additivs verwendet. Der Gasstrom ist insbesondere in Fließrichtung des Additivs, also im Gleichstrom, ausgehend von dem Auslauf der Additiv-Dosiervorrichtung, insbesondere des Loss-in-Weight- Feeders, gerichtet. Durch das Kühlen kann reibungsbedingte Wärme von der jeweiligen Fallleitung abgeführt werden. Das Risiko von Anklebungen infolge von erwärmtem Schüttgut und/oder Additiv an der Innenwand der jeweiligen Fallleitung ist reduziert.
Vorteilhaft ist es, wenn die jeweilige Fallleitung mittels der Kühleinheit derart gekühlt werden kann, dass die Temperatur an der Innenseite der Fallleitung mindestens 5 °C, insbesondere mindestens 10°C und insbeson- dere mindestens 15 °C unterhalb des Erweichungspunkts des Additivs liegt. Eine doppelwandige Kühlleitung kann im Gleichstrom oder im Gegenstrom betrieben werden.
Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, die Schüttgut-Fallleitung zumindest in dem Einmündungsbereich der Additiv-Fallleitung zu kühlen und/oder den Auslauf der Additiv-Fallleitung, der in die Schüttgut- Fallleitung hineinragt, über die Schüttgut-Fallleitung indirekt zu kühlen. Es ist auch möglich, einen Einmündung s stutzen für die Einmündung der Additiv-Fallleitung in die Schüttgut-Fallleitung mit einem gegenüber der Additiv-Fallleitung vergrößerten Durchmesser auszuführen, so dass die gekühlte Additiv-Fallleitung in den Einmündung s stutzen hineinragen kann.
Eine Strömungsunterstützungseinheit gemäß Anspruch 9 reduziert das Risiko von Anbackungen und/oder Verklebungen in der jeweiligen Fallleitung. Insbesondere kann die Schüttgut-Fallleitung eine Gaszufuhr aufweisen, um einen Gas ström entlang der Schüttgut-Fallleitung von der Schüttgut-Dosiervorrichtung zu der Verarbeitungsvorrichtung zu erzeugen und die Förderung des Schüttguts entlang der Schüttgut-Fallleitung in die Verarbeitungsvorrichtung zu unterstützen. Zusätzlich oder alternativ können auch mechanische Unterstützungsvorrichtungen wie beispielsweise Vibratoren und/oder Rüttler verwendet werden.
Eine Misch-/Transportvorrichtung gemäß Anspruch 10 ermöglicht eine intensivierte Vormischung des Schüttguts mit dem mindestens einen Additiv. Die Misch-/Transportvorrichtung ist insbesondere als Misch- und/oder Transportschnecke ausgeführt. Die Misch-/Transportvorrichtung kann alternativ auch als Vibrationsförderer ausgeführt sein. Wesentlich ist, dass die Misch-/Transportvorrichtung eine zuvor, zumindest anteilig, vertikal orientierte Schütgutförderrichtimg in eine, insbesondere ausschließlich, horizontal orientierte Schüttgutförderrichtung überführt. Die Zugabe von mindestens einem Additiv in den horizontal geförderten Schüttgutstrom ist verbessert. Der Schüttgutstrom in der Misch-ZTransportvorrichtung kann auch gegenüber der horizontalen geneigt angeordnet sein, wobei ein entsprechender Neigungswinkel höchstens 45°, insbesondere höchstens 30°, insbesondere höchstens 15°, insbesondere höchstens 10°, insbesondere höchstens 8°, insbesondere höchstens 5°, insbesondere höchstens 3° und insbesondere höchstens 1° beträgt. Die Misch-/Transportvorrichtung ist insbesondere über eine Verbindungs-Fallleitung, die insbesondere vertikal orientiert ist, mit der stromabwärts angeordneten Verarbeitungsvorrichtung verbunden. Dadurch, dass ein Mindestanteil des Schüttguts unmittelbar von der Schüttgut-Dosiervorrichtung über die Schüttgut-Fallleitung der Verarbeitungsvorrichtung zugeführt wird, kann die Misch-/Transportvorrichtung kleinerbauend ausgeführt sein. Dadurch sind die Investitions- und/oder Betriebskosten der Anlage reduziert. Die Anfälligkeit der Anlage hinsichtlich Wartung und Dichtheit sind reduziert. Insbesondere werden der Misch- /Transportvorrichtung höchstens 50 % der Produktionsleistung der Verarbeitungsvorrichtung, insbesondere zwischen 2 % und 45 %, insbesondere zwischen 3 % und 40 %, insbesondere zwischen 4 % und 35 %, insbesondere zwischen 4 % und 30 %, zwischen 5 % und 25 %, insbesondere zwischen 5 % und 20 % und insbesondere zwischen 5 % und 15 % zugegeben. Als Produktionsleistung wird der Massestrom des Schüttguts und des mindestens einen Additivs in die Verarbeitungsvorrichtung bezeichnet.
Eine zweite Schüttgut-Fallleitung gemäß Anspruch 11 ermöglicht eine Zuführung eines Schüttgut-Teilstroms in die Misch-ZTransportvorrichtung. Eine Verarbeitungsanlage gemäß Anspruch 12 ermöglicht eine verbesserte Vermischung des Schüttgut-Teilstroms mit Additiv in der Misch- /T ransportvorrichtung .
Eine Auslegung der Misch-/Transportvorrichtung gemäß Anspruch 13 ist besonders wirtschaftlich.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 14 weist im Wesentlichen die Vorteile der Verarbeitungsanlage selbst auf, worauf hiermit verwiesen wird.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 15 reduziert das Risiko von Anklebungen des Schüttguts und/oder des Additivs in der jeweiligen Fallleitung.
Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Verarbeitungsanlage angegebenen Merkmale sind jeweils für sich alleine oder in Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden. Die jeweiligen Merkmalskombinationen stellen hinsichtlich der Weiterbildungen des Erfindungsgegenstands keine Einschränkung dar, sondern weisen im Wesentlichen lediglich beispielhaften Charakter auf.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Verarbeitungsanlage für Schüttgut mit einer geneigt angeordneten Schüttgut- Fallleitung, in die mehrere Additiv-Fallleitungen einmünden, Fig. 2 eine vergrößerte Detail- Schnitdarstellung gemäß Detail II in Fig. 1,
Fig. 3 eine Fig. 2 entsprechende Darstellung eines Auslaufs einer Additiv-Fallleitung gemäß einer weiteren Ausführungsform,
Fig. 4 eine Schnitansicht gemäß Schnitlinie IV-IV in Fig. 3,
Fig. 5 eine Fig. 4 entsprechende Darstellung mit einem gerundeten Einmündungsauslaufs,
Fig. 6 eine Fig. 1 entsprechende Darstellung einer Verarbeitungsanlage gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel mit einer Misch-/Transportschnecke,
Fig. 7 eine Fig. 1 entsprechende Darstellung einer Verarbeitungsanlage gemäß einem driten Ausführungsbeispiel mit einer Kühleinheit zum Kühlen der Schütgut-Fallleitung und einer Additiv-Fallleitung,
Fig. 8 eine vergrößerte Ansicht des Details VIII in Fig. 7,
Fig. 9 eine Fig. 1 entsprechende Darstellung einer Verarbeitungsanlage gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel mit zwei S chütgut- Speicherbehältem,
Fig. 10 eine vergrößerte Schnitdarstellung gemäß Schnitlinie X-X in Fig. 9, Fig. 11 eine Fig. 1 entsprechende Darstellung einer Verarbeitungsanlage gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel, wobei die Schüttgut-Fallleitung zumindest abschnittsweise vertikal verläuft und Additiv-Fallleitungen von oben in die vertikal orientierte Schüttgut-Fallleitung einmünden,
Fig. 12 eine Fig. 1 entsprechende Darstellung einer Verarbeitungsanlage gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel, bei dem die Schüttgut-Fallleitung ausschließlich vertikal orientiert ist, in die geneigt orientierte Additiv-Fallleitungen münden.
Eine in Fig. 1 als Ganzes mit 1 bezeichnete Verarbeitungsanlage dient zur Verarbeitung von Schüttgut. Die Verarbeitungsanlage 1 weist eine Verarbeitungsvorrichtung 2 in Form eines Extruders auf. Der Extruder 2 weist eine Förderschnecke 3 und einen die Förderschnecke 3 antreibenden Schneckenantrieb 4 auf. Im Einlaufbereich der Förderschnecke 3 ist an einer Oberseite des Extruders 2 ein trichterförmiger Extrudervorbehälter 5 zum Zuführen des Schüttguts in den Extruder 2 angeordnet. Der Extruder 2 weist eine Granulierhaube 6 mit einem Antrieb 7 auf. Die Granulierhaube kann mit einer integrierten Kühlung ausgeführt sein, die in Fig. 1 durch die Pfeile für das Zu- und Abführen von Kühlmedium, insbesondere Kühlwasser, angedeutet ist.
Das zu verarbeitende Schüttgut ist in mindestens einem Schüttgut- Speicherbehälter 8 gespeichert. Es können mehrere Schüttgut- Speicherbehälter 8 vorgesehen sein, insbesondere zwei Schüttgut- Speicherbehälter 8, insbesondere drei Schüttgut-Speicherbehälter 8, insbesondere vier Schüttgut- Speicherbehälter 8, insbesondere sechs Schüttgut- Speicherbehälter 8 und insbesondere mehr als sechs Schütgut- Speicherbehälter 8.
Der Schütgut- Speicherbehälter 8 weist einen Auslaufkonus 9 auf, an den eine Verbindungsleitung 10 angeschlossen ist. Über die Verbindungsleitung 10 ist eine Schütgut-Dosiervorrichtung 11 an den Schütgut- Speicherbehälter 8 angeschlossen. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Verbindungsleitung 10 ausschließlich vertikal orientiert. Das bedeutet, dass die Schütgut-Dosiervorrichtung 11 unmitelbar unterhalb der Auslauföffnung des Auslaufkonus 9, also unmitelbar unterhalb des Schütgut- Speicherbehälters 8, angeordnet ist. Die Schütgut- Dosiervorrichtung 11 kann auch seitlich versetzt unterhalb der Auslauföffnung des Auslaufkonus 9 angeordnet sein. Die Schütgut- Dosiervorrichtung 11 ist gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Zellenradschleuse ausgeführt. Die Zellenradschleuse 11 dient zum dosierten Abgeben des Schütguts aus dem Schütgut-Speicherbehälter 8.
Die Zellenradschleuse 11 ist mitels einer Schütgut-Fallleitung 12 unmittelbar mit dem Extruder 2 verbunden. Die Schütgut-Fallleitung 12 mündet in den Extrudervorbehälter 5.
Die Schütgut-Fallleitung 12 ist zumindest abschnittsweise mit einem Neigungswinkel a geneigt gegenüber der Vertikalen orientiert. Über die Schütgut-Fallleitung 12 wird das von der Zellenradschleuse 11 dosiert abgegebene Schüttgut unmitelbar in den Extruder 2, insbesondere gravimetrisch, gefördert.
Die Verarbeitungsanlage 1 umfasst ferner drei Additiv-Zuführungen 13, die jeweils zur Zuführung eines Additivs dienen. In Abhängigkeit des mit der Verarbeitungsvorrichtung herzustellenden Produkts, insbesondere des Extrudats, können auch mehr oder weniger als drei Additiv-Zuführungen 13 vorgesehen sein. In jeder Additiv-Zuführung 13 ist ein Additiv entweder in Reinform, also ungemischt, oder als Additiv-Mischung, ein sogenannter Premix, vorgesehen.
Die Additiv-Zuführungen 13 können identisch oder unterschiedlich ausgeführt sein.
An jede Additiv-Zuführung 13 ist eine Additiv-Dosiervorrichtung 14 angeschlossen, die gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Loss-in- Weight-Feeder ausgeführt ist. Die Additiv-Dosiervorrichtungen 14 dienen jeweils zum dosierten Abgeben des Additivs. An die Additiv- Dosiervorrichtungen 14 ist jeweils eine Additiv-Fallleitung 15 angeschlossen. Insbesondere können bis zu zehn Additiv-Fallleitungen 15 in die Schüttgut-Fallleitung 12 münden. Die Additiv-Fallleitungen 15 sind jeweils vertikal orientiert. Die Additiv-Fallleitungen 15 münden jeweils unmittelbar in die Schüttgut-Fallleitung 12, insbesondere in einem Bereich der Schüttgut-Fallleitung 12, in dem sie gegenüber der Vertikalen mit dem Neigungswinkel a geneigt angeordnet ist.
Es ist auch möglich, dass zumindest eine der Additiv-Fallleitungen 15 unmittelbar in den Extrudervorbehälter 5 mündet. Diese Additiv-Fallleitung 15 ist unabhängig von der Schüttgut-Fallleitung 12 ausgeführt. Dadurch ist eine separate Zugabe des Additivs in den Extruder 2 möglich.
Nachfolgend wird die Einmündung der Additiv-Fallleitung 15 in die Schüttgut-Fallleitung 12 anhand von Fig. 2 näher erläutert. An der Einmündungsstelle weist die Schüttgut-Fallleitung 12 einen Einmündung sstut- zen 16 auf, an den die Additiv-Fallleitung 15 anschließbar ist. Insbesondere kann die Additiv-Fallleitung 15 an den Einmündung s stutzen 16 mittels eines Verbindungsflansches 17 angeflanscht werden. Der Einmündung s stutzen 16 ist als Zylinderrohr ausgeführt. Der Einmündung s stutzen 16 ragt mit einer Abgabeöffnung 18 in die Schüttgut-Fallleitung 12 hinein. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Abgabeöffnung 18 in einer Ebene senkrecht zur Einmündungsstutzen-Längsachse 19 orientiert. Der vertikal orientierte Einmündung s stutzen 16 und die Schüttgut-Fallleitung 12 schließen den Neigungswinkel a ein. Entsprechend ist die Abgabeöffnung 18 des Einmündung s stutzens 16 gegenüber einer Schüttgut- Fallleitung-Längsachse 20 mit einem Anschrägwinkel orientiert, wobei gilt: y = 90° - a.
Die Schüttgut-Fallleitung 12 weist eine Nennweite DNi auf. Im gezeigten Ausführungsbeispiel gilt DNi = 350 mm.
Die Additiv-Fallleitung 15 weist eine Nennweite DN2 auf. Im gezeigten Ausführungsbeispiel gilt DN2 = 100 mm.
Der Einmündung s stutzen 16 ist mit einer Eindringtiefe T in der Schüttgut- Fallleitung 12 angeordnet. Die Eindringtiefe T ist definiert als der tiefste Punkt des Einmündung s stutzens 16 in der Schüttgut-Fallleitung 12. Vorteilhaft ist es, wenn die Eindringtiefe T mindestens 60 % der Nennweite DNi der Schüttgut-Fallleitung 12 beträgt. Die Nennweite DNi definiert den Innendurchmesser der zylinderrohrförmigen Schüttgut-Fallleitung 12.
Nachfolgend wird anhand von Fig. 1 und 2 ein Verfahren zum Verarbeiten von Schüttgut näher erläutert. Zum Verarbeiten von Schüttgut wird dieses aus dem Schüttgut- Speicherbehälter 8 und die Schüttgut-Dosiervorrichtung 11 dosiert in die Schüttgut-Fallleitung 12 abgegeben. In Abhängigkeit der Rezeptur des herzustellenden Produkts wird mindestens ein Additiv aus der jeweiligen Additiv-Zuführung 13 und der daran angeschlossenen Additiv- Dosiervorrichtung 14 in die Additiv-Fallleitung 15 abgegeben. Da die Additiv-Fallleitung 15 über den Einmündung s stutzen 16 unmittelbar in die Schüttgut-Fallleitung 12 mündet, kann das Additiv in das in der Schüttgut- Fallleitung 12 strömende Schüttgut aufgegeben werden. Das Risiko eines Anbackens und/oder Anhaftens des Additivs in der Schüttgut-Fallleitung 12 ist vermieden. Der Strom aus Schüttgut und mindestens einem Additiv wird von der Schüttgut-Fallleitung 12 über den Extrudervorbehälter 5 dem Extruder 2 zugegeben und dort verarbeitet.
Nachfolgend wird eine Variante eines Einmündung s stutzens 21 anhand von Fig. 3 und 4 näher erläutert. Bei dem Einmündung s stutzen 21 ist die Abgabeöffnung 18 mit einem Anschrägwinkel y von 0° bezüglich der Schüttgut-Fallleitungs-Längsachse 20 orientiert. Die Abgabeöffnung 18 ist parallel zu der Schüttgut-Fallleitungs-Längsachse 20 orientiert. Alternativ kann der Anschrägwinkel y größer als 0° sein und in einem Winkelbereich zwischen 1° und 10° liegen. Es wurde gefunden, dass die Abgabe des Additivs in den Schüttgutstrom in der Schüttgut-Fallleitung 12 durch die angeschrägte Abgabeöffnung 18 verbessert ist.
In Blickrichtung der Schüttgut-Fallleitungs-Längsachse 20 gemäß Fig. 4 weist die Abgabeöffnung 18 eine gerade Auslaufkante 22 auf.
Fig. 5 zeigt eine weitere Variante eines Einmündung s stutzens 23 mit einer gekrümmt ausgeführten Auslaufkante 24. Gemäß dem gezeigten Ausfüh- rungsbeispiel ist die Auslaufkante 24 mit einem Rundungsradius R abgerundet ausgeführt. Die Auslaufkante 24 kann auch elliptisch ausgeführt sein. Gemäß einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel kann die Auslaufkante 24 auch unrund, insbesondere winkelförmig, ausgeführt sein.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 6 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Konstruktiv identische Teile erhalten dieselbe Bezugszeichen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, auf dessen Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten a.
Die Verarbeitungsanlage la weist eine zweite Schüttgut-Fallleitung 25 auf, die an die Schüttgut-Dosiervorrichtung 11 angeschlossen ist. Die zweite Schüttgut-Fallleitung 25 mündet in eine Misch-/Transportvorrichtung 26, die als Misch-/Transportschnecke ausgeführt ist. Die zweite Schüttgut- Fallleitung 25 ist mit einem gegenüber der Vertikalen mit einem Neigungswinkel e geneigt angeordnet. Der Neigungswinkel e ist insbesondere kleiner oder gleich 45°, insbesondere kleiner oder gleich 30°, insbesondere kleiner oder gleich 20° und insbesondere kleiner oder gleich 10°. Es ist auch denkbar, dass die zweite Schüttgut-Fallleitung 25 vertikal angeordnet ist.
An die Misch-/Transportvorrichtung 25 ist auch mindestens eine Additiv- Fallleitung 15 angeschlossen. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind alle Additiv-Fallleitungen 15 an die Misch-/Transportvorrichtung 26 angeschlossen. Die Misch-/Transportvorrichtung 26 ist mittels einer Verbindungs- Fallleitung 27 mit dem stromabwärts angeordneten Extruder 2 verbunden.
Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel münden sämtliche Additiv- Fallleitungen 15 in die Misch-/Transportvorrichtung 26. Es ist auch denkbar, dass zumindest eine oder mehrere Additiv-Fallleitungen 15 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in die Schüttgut-Fallleitung 12 münden.
Dadurch, dass ein Vermischen des Schüttguts mit dem mindestens einen Additiv in dem Extruder 2 stattfindet, ist es ausreichend, dass lediglich ein Teilstrom des Schüttguts, der für die Verarbeitung in dem Extruder 2 benötigt wird, über die zweite Schüttgut-Fallleitung 25 der Misch- /Transportvorrichtung 26 aufgegeben wird. Dadurch kann die Misch- /Transportvorrichtung 26 kleinbauend ausgeführt sein. Dadurch werden Investitions- und Betriebskosten gespart. Insbesondere ist es ausreichend, wenn die Misch-/Transportvorrichtung 26 eine Misch-/Transportleistung aufweist, die höchstens 50 % einer Produktionsleistung des Extruders 2 entspricht. Als Produktionsleistung des Extruders wird der Massestrom des Extrudats verstanden. Die Misch-/Transportleistung der Misch- /Transportvorrichtung ist der Massestrom, der die Misch- /Transportvorrichtung 26 verlässt.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 7 und 8 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Konstruktiv identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei den beiden vorherigen Ausführungsbeispielen, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten b. Wie bei dem ersten Ausführung sbeispiel ist die Verarbeitungsanlage 1b ohne Misch-/Transportvorrichtung ausgeführt. Die Additiv-Fallleitungen 15 münden unmittelbar in die Schüttgut-Fallleitung 12.
Die in Fig. 7 links dargestellte Additiv-Fallleitung 15 ist mit einem Neigungswinkel ß gegenüber der Vertikalen geneigt angeordnet.
Die in Fig. 7 in der Mitte und die rechts dargestellten Additiv-Fallleitungen 15 sind jeweils mit einer Kühleinheit 28, 29 zum Kühlen der jeweiligen Additiv-Fallleitung 15 ausgeführt.
Die erste Kühleinheit 28 ist als Wärmetauscher in Form eines doppelwandigen Rohrs entlang der Additiv-Fallleitung 15 ausgeführt. In einem ringförmigen Strömungskanal des doppelwandigen Rohrs kann ein Wärmetauschermedium, insbesondere eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, zur aktiven Kühlung der Additiv-Fallleitung 15 verwendet werden. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist in einem unteren, der Schüttgut- Fallleitung 12 zugewandten Ende des doppelwandigen Rohres ein Wärmetauschermediumzufluss 30 und an einem gegenüberliegenden, der Additiv- Dosiervorrichtung 14 zugewandten Ende des doppelwandigen Rohres ein Wärmetauschermediumabfluss 31 vorgesehen. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel strömt das Wärmetauschermedium entgegen der Strömungsrichtung des Additivs. Der Wärmetauscher ist im Gegenstrom ausgeführt. Der Wärmetauscher kann auch im Gleichstrom ausgeführt sein.
Zusätzlich ist gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Schüttgut- Fallleitung 12 zumindest in dem Einmündungsbereich der Additiv- Fallleitung 15 mit der ersten Kühleinheit 28 eine Schüttgut-Kühleinheit 32 angeordnet. Die Schüttgut-Kühleinheit 32 erstreckt sich insbesondere le- diglich bereichsweise entlang der Schüttgut-Fallleitung 12. Die Schüttgut- Kühleinheit 32 ist analog der ersten Kühleinheit 28 ausgeführt, mit einer Wärmetauschermediumzufluss 30 und einer Wärmetauschermediumabfluss 31. Die Schüttgut-Kühleinheit 32 wird im Gegenstrom betrieben.
Die zweite Kühleinheit 29, die an der in Fig. 7 rechts dargestellten Additiv- Fallleitung 15 angeordnet ist, dient ebenfalls zur aktiven Kühlung des Additivs. Dazu weist die zweite Kühleinheit 29 eine Wärmetauschermediumzufluss 30 auf, über die ein gekühlter Gasstrom unmittelbar in die Additiv- Fallleitung 15 aufgegeben wird. Die Wärmetauschermediumzufluss 30 der zweiten Kühleinheit 29 ist an der Additiv-Fallleitung 15 im Bereich der Additiv-Dosiervorrichtung 14 angeordnet. Der Wärmetauschermediumzufluss 30 dient als Gaszuführung. Der gekühlte Gasstrom der zweiten Kühleinheit 29 strömt in der Additiv-Fallleitung 15 im Gleichstrom mit dem Additiv. Der gekühlte Gasstrom kann zusätzlich zur Förderung des Additivs entlang der Additiv-Fallleitung 15 dienen. Die zweite Kühleinheit 29 stellt eine Strömungsunterstützungseinheit dar.
Insbesondere für die geneigte Additiv-Fallleitung 15 ist eine Strömungsunterstützungseinheit in Form eines Mechanikelements 42 vorteilhaft. Das Mechanikelement 42 ist gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Rüttler ausgeführt, der mechanisch unmittelbar mit der Additiv-Fallleitung 15 in Wirkverbindung steht. Der Rüttler kann Rüttelbewegungen auf die Additiv-Fallleitung ausüben. Zusätzlich oder alternativ kann das Mechanikelement 42 auch ein Vibrator sein.
Die Strömungsunterstützungseinheiten 29, 42 können an sämtlichen, insbesondere gegenüber der Vertikalen geneigt angeordneten, Fallleitungen 12, 15 angeordnet sein. Wie in Fig. 8 gezeigt, weißt der Einmündung s stutzen 16b einen vergrößerten Innendurchmesser auf, so dass die doppelwandige Additiv-Fallleitung 15 vollständig in den Einmündung s stutzen 16b eingeführt und in die Schüttgut-Fallleitung 12 hineinragen kann. Aus Darstellungsgründen ist in Fig. 8 die Schüttgut-Kühleinheit 32 nicht dargestellt.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 9 und 10 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Konstruktiv identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten c.
Bei der Verarbeitungsanlage 1c sind zwei Schüttgut- Speicherbehälter 8 vorgesehen, die jeweils mittels einer nicht näher dargestellten Schüttgut- Dosiervorrichtung 11 und einer Schüttgut-Fallleitung 12 an eine Schüttgut- Sammel-Fallleitung 33 angeschlossen sind. Über die Schüttgut-Fallleitung 12 und die Schüttgut- Sammel-Fallleitung 33 ist die Schüttgut- Dosiervorrichtung 11 mit einem Einlauftrichter 39 verbunden. Der Einlauftrichter 39, der auch als Extruder Feed Hopper bezeichnet wird, mündet insbesondere unmittelbar in den Extruder 2. Der Einlauftrichter 39 entspricht im Wesentlichen dem Extrudervorbehälter 5 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. An den Einlauftrichter 39 kann ein Filter 40 für Spülgas aus der Sammel-Fallleitung 33 und/oder aus der Additiv- Sammel- Fallleitung 34 und/oder für Verdrängungsgas aus dem Extruder angeschlossen sein. In die Schütgut- Sammel-Fallleitung 33 mündet eine doppelwandig ausgeführte Additiv- Sammel-Fallleitung 34 mit einer Kühleinheit 28. Die Additiv- Sammel-Fallleitung 34 ist eine Sammelleitung für mehrere separate Additiv-Fallleitungen, die in die Additiv- Sammel-Fallleitung 34 münden.
In Fig. 9 ist exemplarisch der Strom des Schütguts 35 in der Schüttgut- Sammel-Fallleitung 33 dargestellt.
In der Schütgut-Sammel-Fallleitung 33 ist stromaufwärts der Einmündungsstelle der Additiv- Sammel-Fallleitung 34 ein Strömungsleitelement 36 in Form eines Strömungsleitblechs angeordnet. Das Strömungsleitelement ist in der Draufsicht gemäß Fig. 10 V-förmig ausgeführt, wobei die Öffnung des V der Additiv- Sammel-Fallleitung 34 zugewandt ist. Die durch das Strömungsleitelement 36 verursachten Produktströme des Schütguts und des Additivs sind in Fig. 10 durch die Strömungspfeile 37 für das Schütgut und 38 für das Additiv symbolisiert. Das Strömungsleitelement 36 ist in der Schütgut- Sammel-Fallleitung 33 in einer Höhe derart angeordnet, dass ausgeschlossen ist, dass Schütgut 35 sich oberhalb des Strömungsleitelements 36 und insbesondere zwischen dem Strömungsleitelement 36 und der Additiv-Sammel-Fallleitung 34 in unbeabsichtigter Weise ansammelt. Dazu kann das Strömungsleitelement 36 an einer Oberseite der Schütgut- Sammel-Fallleitung 33 befestigt sein und sich insbesondere bis zur Oberseite der Schütgut- Sammel-Fallleitung 33 erstrecken.
Alternativ kann sich das Strömungsleitelement 36 nicht über die gesamte Höhe der Schütgut- Sammel-Fallleitung 33 erstrecken. Insbesondere ist das Strömungsleitelement 36 von einer der Oberseite gegenüber liegend angeordneten Unterseite der Schütgut- Sammel-Fallleitung 33 beabstandet angeordnet. Das Schüttgut 35 kann entlang der Unterseite der Schüttgut- Sammel- Fallleitung 33, insbesondere zwischen der Unterseite der Schüttgut- Sammel-Fallleitung 33 und dem Strömungsleitelement 36 strömen, sodass sich ein Schüttgutstrom ergibt, der unterhalb der Mündung der Additiv- Sammel-Fallleitung 34 geführt ist.
Das Additiv strömt entlang der Additiv-Sammel-Fallleitung 34 vertikal nach unten in die Schüttgut-Sammel-Fallleitung 33 und wird dann in der Schüttgut- Sammel-Fallleitung 33 zu einer Strömung parallel zur Schüttgut- Fallleitungs-Längsachse 20 umgelenkt. Die Schüttgutströmung 37 wird aufgrund des Strömungsleitelements 36, insbesondere oberhalb der Mündung der Additiv- Sammel-Fallleitung 34 aufgeweitet und um die Einmündungsstelle der Additiv- Sammel-Fallleitung 34 in der Schüttgut- Sammel- Fallleitung 33, insbesondere beidseitig, herumgeführt. Stromabwärts der Einmündungsstelle fließen die Schüttgutströme 37 wieder zusammen und nehmen die Additiv- Strömung 38 mit auf.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 11 ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Konstruktiv identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten d.
Bei der Verarbeitungsanlage Id ist eine Schüttgut- Sammel-Fallleitung 33 vorgesehen, die ausschließlich senkrecht verläuft. In die Schüttgut- Sammel-Fallleitung 33 münden eine Schüttgut-Fallleitung 12, die zumin- dest abschnittsweise mit dem Winkel a gegenüber der Vertikalen geneigt angeordnet ist.
Die Additiv-Fallleitungen 15 sind ebenfalls im Wesentlichen und insbesondere exakt vertikal orientiert. Die Additiv-Fallleitungen 15 münden von oben in die Schüttgut-Sammel-Fallleitung 33. Dazu kann an einem oberen Ende der Schüttgut- Sammel-Fallleitung 33 eine trichterförmige Aufnahme 41 angeordnet sein.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 12 ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Konstruktiv identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten e.
Bei der Verarbeitungsanlage le ist die Schüttgut-Fallleitung 12 ausschließlich vertikal orientiert. Die Additiv-Fallleitungen 15 sind gegenüber der Vertikalen geneigt orientiert und münden seitlich in die Schüttgut- Fallleitung 12. Insbesondere sind die Additiv-Dosiervorrichtungen 14 mit den daran angeschlossenen Additiv-Fallleitungen 15 an gegenüberliegenden Seiten, insbesondere kreisförmig um die Schüttgut-Fallleitung 12 herum, angeordnet.

Claims

- 29 -
Patentansprüche
1. Verarbeitungsanlage für Schüttgut umfassend a. eine Verarbeitungsvorrichtung (2) für das Schüttgut (35), b. mindestens einen Schüttgut- Speicherbehälter (8) zum Speichern des Schüttguts (35), c. eine an den mindestens einen Schüttgut- Speicherbehälter (8) angeschlossene Schüttgut-Dosiervorrichtung (11) zum dosierten Abgeben des Schüttguts (35) aus dem Schüttgut- Speicherbehälter (8), d. eine an die Schüttgut-Dosiervorrichtung (11) angeschlossene Schüttgut-Fallleitung (12; 12, 33) zum Fördern des Schüttguts (35) in die Verarbeitungsvorrichtung (2), e. mindestens eine Additiv-Zuführung (13) zum Zuführen eines Additivs, f. eine an die mindestens eine Additiv-Zuführung (13) angeschlossene Additiv-Dosiervorrichtung (14) zum dosierten Abgeben des Additivs aus der Additiv-Zuführung (13), g. eine an die Additiv-Dosiervorrichtung (14) angeschlossene Additiv-Fallleitung (15; 15, 34) zum Fördern des Additivs in die Verarbeitungsvorrichtung (2), wobei die Schüttgut-Fallleitung (12; 12, 33) die Schüttgut- Dosiervorrichtung (11) unmittelbar mit der Verarbeitungsvorrichtung (2) verbindet.
2. Verarbeitungsanlage gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schüttgut-Fallleitung (12; 12, 33) zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, gegenüber der Vertikalen mit einem Neigungswinkel (a) orientiert ist, wobei der Neigungswinkel (a) insbesondere zwischen 10° und 75°, insbesondere zwischen 20° und 60°, insbe- - 30 - sondere zwischen 20° und 45° und insbesondere zwischen 20° und 35° beträgt.
3. Verarbeitungsanlage gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsvorrichtung (2) als Extruder ausgeführt ist, wobei die Schüttgut-Fallleitung (12; 12, 33) insbesondere unmittelbar in den Extruder mündet, insbesondere in einen Extrudervorbehälter (5; 39) des Extruders.
4. Verarbeitungsanlage gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Additiv-Fallleitung (15; 15, 34) in die Schüttgut-Fallleitung (12; 12, 33), insbesondere in einen Einmündungsstutzen (16; 21; 23) der Schüttgut-Fallleitung (12; 12, 33), mündet, wobei die Additiv-Fallleitung (15; 15, 34) und die Schüttgut- Fallleitung (12; 12, 34) insbesondere mit einem spitzen Winkel zu einander angeordnet sind.
5. Verarbeitungsanlage gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Additiv-Fallleitung (15; 15, 34) in der Schüttgut-Fallleitung (12; 12, 33), insbesondere in dem Einmündung s stutzen (16; 21; 23), mit einer Eindringtiefe (T) angeordnet ist, wobei die Eindringtiefe (T) mindestens 60% eines Innendurchmessers (DNi) der Schüttgut- Fallleitung (12; 12, 33), insbesondere mindestens 80% des Innendurchmessers (DNi) der Schüttgut-Fallleitung (12; 12, 33) und mindestens 90% des Innendurchmessers (DNi) der Schüttgut-Fallleitung (12; 12, 33) beträgt.
6. Verarbeitungsanlage gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schüttgut-Fallleitung (12; 12, 33) stromaufwärts der Einmündung der Additiv-Fallleitung (15; 15, 34) in die Schüttgut- Fallleitung (12; 12, 33) ein Stiömungsleitelement (36) angeordnet ist. Verarbeitungsanlage gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Additiv-Fallleitung (15; 15, 34) zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, gegenüber der Vertikalen mit einem Neigungswinkel (ß) orientiert ist, wobei der Neigungswinkel (ß) insbesondere kleiner oder gleich 40°, insbesondere kleiner oder gleich 30° und insbesondere kleiner oder gleich 15°ist. Verarbeitungsanlage gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Kühleinheit (28, 29, 32) zum Kühlen der Schüttgut-Fallleitung (12; 12, 33) und/oder der Additiv-Fallleitung (15;
15, 34), wobei die Kühleinheit (28, 29, 32) insbesondere unmittelbar an der Schüttgut-Fallleitung (12; 12, 33) und/oder an der Additiv- Fallleitung (15; 15, 34) angebracht ist. Verarbeitungsanlage gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Strömungsunterstützungseinheit (29, 42) zur Unterstützung der Strömung in der Schüttgut-Fallleitung (12; 12, 33) und/oder in der Additiv-Fallleitung (15; 15, 34), wobei die Strömungsunterstützungseinheit (29, 42) insbesondere eine an die Schüttgut- Fallleitung (12; 12, 33) und/oder an die Additiv-Fallleitung (15; 15, 34) angeschlossene Gaszufuhr (29) und/oder ein Mechanikelement (42), insbesondere einen Vibrator und/oder einen Rüttler, aufweist. Verarbeitungsanlage gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Misch-/Transportvorrichtung (26), insbesondere eine Misch-/Transportschnecke, wobei die Misch- /Transportvorrichtung (26), insbesondere über eine Verbindungs- Fallleitung (27), mit der stromabwärts angeordneten Verarbeitungsvorrichtung (2) verbunden ist.
11. Verarbeitungsanlage gemäß Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine zweite Schüttgut-Fallleitung (25), die die Schüttgut-Dosiervorrichtung (11) mit der Misch-/Transportvorrichtung (26) verbindet.
12. Verarbeitungsanlage gemäß Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Additiv-Fallleitung (15; 15, 34) in die Misch- /Transportvorrichtung (26) mündet.
13. Verarbeitungsanlage gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Misch-/Transportvorrichtung (26) eine Misch-/Transportleistung aufweist, die höchstens 30% einer Produktionsleistung der Verarbeitungsvorrichtung (2), insbesondere höchstens 15% der Produktionsleistung der Verarbeitungsvorrichtung (2) und höchstens 5% der Produktionsleistung der Verarbeitungsvorrichtung (2) beträgt.
14. Verfahren zum Verarbeiten von Schüttgut umfassend die Verfahrensschritte dosiertes Abgeben des Schüttguts (35) aus mindestens einem Schüttgut- Speicherbehälter (8) mittels einer daran angeschlossenen Schüttgut-Dosiervorrichtung (11), unmittelbares Fördern des Schüttguts (35) von der Schüttgut- Dosiervorrichtung (11) durch eine Schüttgut-Fallleitung (12; 12, 33) in eine Verarbeitungsvorrichtung (2), - 33 - dosiertes Abgeben eines Additivs aus mindestens einer Additiv- Zuführung (13) mittels einer daran angeschlossenen Additiv- Dosiervorrichtung (14),
Fördern des Additivs von der Additiv-Dosiervorrichtung (14) durch eine Additiv-Fallleitung (15; 15, 34) in die Verarbeitungsvorrichtung (2). Verfahren gemäß Anspruch 14, gekennzeichnet durch Kühlen der Schüttgut-Fallleitung (12; 12, 33) und/oder der Additiv-Fallleitung (15; 15, 34) mittels einer Kühleinheit (28, 29, 32), die insbesondere unmittelbar an der Schüttgut-Fallleitung (12; 12, 33) und/oder an der Additiv-Fallleitung (15; 15, 34) angebracht ist.
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