WO2011131344A1 - Vorrichtung und verfahren zur herstellung von granulatkörnern - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur herstellung von granulatkörnern Download PDF

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WO2011131344A1
WO2011131344A1 PCT/EP2011/001984 EP2011001984W WO2011131344A1 WO 2011131344 A1 WO2011131344 A1 WO 2011131344A1 EP 2011001984 W EP2011001984 W EP 2011001984W WO 2011131344 A1 WO2011131344 A1 WO 2011131344A1
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WO
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perforated plate
position sensor
knife
blade
process chamber
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PCT/EP2011/001984
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English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Deiss
Original Assignee
Automatik Plastics Machinery Gmbh
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Priority to JP2013505364A priority patent/JP5806731B2/ja
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Priority to US13/657,451 priority patent/US20130043616A1/en

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B9/00—Making granules
    • B29B9/02—Making granules by dividing preformed material
    • 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 device for the production of Granulatkömem from a melt, e.g. a plastic melt having a perforated plate with melt nozzles disposed therein from which the melt exits, the perforated plate being opposed to a cutting assembly having a knife head with a knife holder and at least one knife, and a knife shaft driven by a motor such that the at least one knife the melt nozzles in the perforated plate passes while granules of the emerging there melt material, wherein the device has a process chamber housing, which adjoins the perforated plate and surrounds at least a portion of the cutting assembly and is flowed through by a cooling medium according to the preamble of claim 1, and a method for the preparation of Granulatkömem from a plastic melt according to the preamble of claim 20.
  • a device for the production of Granulatkömem from a melt e.g. a plastic melt having a perforated plate with melt nozzles disposed therein from which the melt
  • thermoplastic material e.g. Polyethylene or polypropylene
  • granulating with extruders in which the molten plastic material is pressed through nozzle openings of a perforated plate in a cooling medium, such as water, and from a cutting assembly, at least one knife over the openings of the perforated plate under contact of at least one knife, there is separated, so that Granulatkömer be formed.
  • a cooling medium such as water
  • a cutting assembly at least one knife over the openings of the perforated plate under contact of at least one knife, there is separated, so that Granulatgromer be formed.
  • Corresponding underwater granulation devices are known as systems e.g. known under the product name SPHERO® by the company Automatik Plastics Machinery GmbH.
  • a method of prior art for aligning a blade shaft of a granulator and such a granulator by utilizing a force acting on the blade shaft force are known for example from German Patent Application DE 10 2008 020 502 AI.
  • the device according to the invention is a device for producing granulate grains from a melt, namely, in particular, for example, a plastic melt.
  • the device according to the invention has a perforated plate with melt nozzles arranged therein, from which the melt or plastic melt emerges.
  • the perforated plate is a cutting assembly with a cutter head with at least one knife and a blade shaft, driven by a motor, opposite, so that the at least one knife, the melt nozzles in the perforated plate, preferably arranged circular, circumferentially, namely also preferably circular circumferential sweeps, and thereby Granules of the emerging there from the melt nozzles plastic material separates.
  • the at least one knife covers the melt nozzles of the perforated plate in the corresponding area either contactless or contacting the corresponding areas of the perforated plate, however, the non-contact rotational movement in terms of achievable wear prevention is preferred.
  • the apparatus further comprises a process chamber housing, which adjoins the perforated plate and thereby surrounds at least a portion of the cutting assembly, preferably the cutter head and at least a portion of the cutter shaft, and by a cooling medium, for example water, flows through.
  • the blade shaft is at least axially displaceable against the process chamber housing via at least one adjusting bearing, wherein the adjusting bearing can preferably be arranged either in the region of the process chamber housing or in the region between the process chamber housing and the motor or the corresponding motor housing.
  • the knife shaft may be provided rotatable relative to the adjusting bearing.
  • a position detection and adjustment device is provided with at least one position sensor arranged in the process chamber housing and / or in the perforated plate itself, and with at least one position sensor pulse generator arranged in the region of the cutter head, by means of which the position of the at least one knife for Perforated plate with the melt nozzles located thereon can be determined, and with an actuator by which the position of the at least one knife is adjusted accordingly, in particular according to the detected data of the position detection on the at least one position sensor and the at least one position sensor pulser.
  • the position of the at least one blade of the cutting assembly to the perforated plate is not realized via a force measurement, as in the prior art, but via the position detection device according to the invention with the at least one position sensor and the at least one position sensor pulser.
  • the position detection device can dynamically and / or in real time directly during operation of the device according to the invention determine the position of the at least one blade of the cutting assembly with respect to the perforated plate and in operation can be done on the basis of this determination of the appropriate positioning on the adjusting device according to the invention, an adjustment of the position ,
  • the position is adjusted so that a certain gap between the at least one knife and the perforated plate is maintained and is always adjustable when needed during operation, without, as in the case of a force measurement of the prior art Concern must be made of the knife on the perforated plate and thus must be a potentially increased wear.
  • the position detecting and adjusting device according to the invention it is of course also possible with the position detecting and adjusting device according to the invention to carry out an operation of the granulating device according to the invention, in which the at least one blade of the cutting device can be easily moved, i. preferably powerless, is guided adjacent to the perforated plate circumferentially.
  • a particularly flexible adjustability of the position of the at least one blade of the cutting assembly relative to the perforated plate is inventively preferably realized that the blade shaft against the process chamber housing via the at least one adjusting not only axially displaceable, but (preferably) radially on a preferred corresponding spherical surface is pivotable in space and by means of the actuator means, the position of the at least one knife is adjusted accordingly.
  • optionally present inclinations between the cutting arrangement with the at least one knife and the perforated plate according to the invention can be compensated for particularly easily. It thus does not come to (in sections) increased forces, which could otherwise occur between the cutting assembly and the perforated plate with appropriate inclination of these elements to each other. This can be safely avoided according to the invention with the preferred embodiment of the invention.
  • the at least one blade of the cutting assembly can be arranged circumferentially arranged in a plane at a constant distance from the perforated plate, the distance preferably depending on the material to be granulated, for example in a range of 0.04 mm to 0.3 mm, more preferably in one area of 0.04 mm to 0.1 mm, or more preferably in a range of 0.1 mm to 0.3 mm.
  • an optimal granulation effect is possible in a flexible manner, depending on the material to be granulated, without it having to come into contact with the at least one knife of the cutting arrangement with the perforated plate, which also further reduce wear particularly effective according to the invention.
  • a circumferential plane of movement of the at least one blade of the cutting arrangement can also be provided and adjustable, in which case the at least one blade is guided peripherally on the perforated plate without power.
  • the position sensor can be made in two parts, wherein a preferred plane can be defined so that this according to the orientation of the position sensor between the first sensor part and the second sensor part extending in a plane preferably, for example, can be provided extending parallel to the perforated plate.
  • a particularly simple and reliable determination of the position of the at least one knife of the cutting arrangement can also be given by the fact that the at least one position sensor pulse generator is arranged in the region of the at least one knife.
  • the at least one position sensor pulse generator can be fastened correspondingly to the at least one knife.
  • individual (individual) position sensor pulse generators can each be arranged on individual knives of a cutting arrangement with a plurality of knives. The arrangement or direct attachment to the blades makes the position detection according to the invention particularly reliable possible.
  • the cutter head may have a knife holder, so that the at least one knife is interchangeably held thereon, wherein the at least one position sensor pulse generator is arranged in the region of the knife holder.
  • the position sensor can also be arranged in the region of the perforated plate, preferably in the region of the perforated plate, radially inside the preferably circularly arranged melt nozzles. This allows a simple axial alignment of the at least one knife of the cutter head with respect to the perforated plate.
  • the position sensor can also be arranged in the region of the process chamber housing. This can in particular make it possible to align the plane of rotation of the at least one blade of the cutting arrangement with respect to the perforated plate in a particularly simple manner, since a plane of the revolving motion of the cutting arrangement or of the rotary movement of the cutting arrangement already arranged in a radial manner outside the circulating movement of the cutting arrangement by a position sensor arranged in the region of the process chamber housing at least one knife of the cutting assembly can be defined.
  • an angular position sensor can additionally be assigned to the motor shaft or the cutting arrangement.
  • the position sensing device of the invention may be preferably configured such that the position sensor and the at least one position sensor pulser are configured to form an optical laser position detection system.
  • the position sensor can be designed as a laser or as laser optics and the position sensor Pulse as a reflection surface, which throws back corresponding laser beams to the position sensor with a detection device.
  • the position sensor and the at least one position sensor pulse generator are designed such that they form an inductive position detection system. This can be of particular advantage if, for example, by an appropriate spatial arrangement, an optical system could not work satisfactorily, for example by interfering granules. Also suitably, the position sensor and the at least one position sensor pulse generator may be designed so that they form a capacitive position detection system.
  • At least three position sensor pulse generators can be provided. These three position sensor pulse generators clearly define a corresponding plane due to their position.
  • the at least three position sensor pulser can each be coded individually. As a result, an oblique position of the plane of the circulating movement of the at least one knife of the cutter head of the cutting arrangement can be realized.
  • the actuator device of the position detection and adjustment device may comprise an adjusting gear, preferably a two-axis adjusting gear, particularly preferably with a fine-threaded rack (s) or a spur gear drive.
  • the axes of the adjusting gear can preferably be perpendicular to each other, so that an adjustment in the axial direction and / or in the radial direction is possible accordingly.
  • An actuator device in particular preferably of the specified type, can preferably be arranged on a section of the process chamber housing, which is spaced from the region of the perforated plate opposite, and particularly preferably the actuator device can be arranged correspondingly, for example, between the motor or the motor housing and the process chamber housing.
  • the knife shaft may preferably at least in a region thereof, preferably in a region thereof, which faces the perforated plate, particularly preferably in a range of up to 30% of the length of the blade shaft there, additionally supported by a knife shaft holder.
  • the adjusting bearing according to the invention between an end region of the process chamber housing and the knife shaft holder can be arranged.
  • the adjustability via the adjustment device with the corresponding actuator device can also be arranged correspondingly between the process chamber housing or a corresponding section thereof, and the knife shaft holder.
  • a calibration contact surface for turning off the at least one Knife be provided in the region of the perforated plate in the region of the perforated plate in the region of the perforated plate, preferably the perforated plate itself is designed as such Abwind-contact surface, or at least a part of the perforated plate is designed as such Abwind-contact surface.
  • the calibration abutment surface can preferably be of annular design in the region which is swept circumferentially by the at least one knife of the cutting assembly.
  • the device according to the invention can be used particularly flexibly for the production of granules, if the device is preferably attachable and axially displaceable as a whole via a suspension to a running rail, wherein the suspension can be provided on a housing of the motor and / or on the process chamber housing.
  • the melt of melt nozzles arranged in a perforated plate, exit into a process chamber housing.
  • the process chamber housing adjoins the perforated plate and surrounds at least part of a cutting arrangement with a cutter head with at least one knife and one cutter shaft, driven by a motor, opposite the perforated plate. With the rotating knife of the knife assembly are from the melt nozzles emerging melt granules separated.
  • the knife shaft is mounted at least axially displaceably against the process chamber housing via at least one adjusting device and a position detection and position adjustment device according to the invention is provided, with at least one position sensor arranged in the process chamber housing and / or the perforated plate, and with at least one position sensor pulse generator, arranged in the region of the cutter head, by means of which the position of the at least one knife is determined to the perforated plate with the melt nozzles therein, and with an actuator means by which the position of the at least one knife is adjusted according to the determined values of the position detecting means.
  • the method according to the invention is particularly flexible when the blade shaft against the process chamber housing via the at least one adjustment also radially preferred on a corresponding spherical surface in space is pivotable and the position of the at least one blade is adjusted accordingly by means of the actuator.
  • the at least one knife prefferably be set in a plane at a constant distance from the perforated plate arranged circumferentially, the spacing preferably being in a range from 0.04 mm to 0.3 mm, more preferably in a range of 0.04 mm to 0.1 mm, or more preferably in a range of 0.1 mm to 0.3 mm, depending on the material to be granulated and the other Granulierumplacen, such as temperature of the melt, viscosity of the melt, Pressure of the process fluid in the process chamber, etc.
  • the distance can be set smaller than in the granulation of plastic material with higher viscosity or plastic material containing additional fillers.
  • the inventive method can be carried out so preferably that initially the orientation of the position of the at least one knife or the corresponding cutting assembly in a plane in the direction of rotation parallel to the perforated plate takes place and then depending on the situation detected then only an axial adjustment, preferably an axial Setting a predefined distance of the plane from the perforated plate, takes place.
  • this can preferably be done in such a way that the cutter head with the at least one knife is first moved to the perforated plate and there either by Pivoting or by turning the at least one knife on a calibration contact surface of the perforated plate is aligned accordingly.
  • the position adjustment over operation can preferably be carried out with the method according to the invention such that the position of the at least one knife oscillates, e.g. is set in a kind of pendulum movement, between two positions, preferably oscillating in the axial direction between a first end position closer to the perforated plate and a second end position more remote from the perforated plate.
  • Such oscillating reciprocation is particularly easy to control and allows easy positioning.
  • the end positions may vary in the axial direction, for example, preferably between 0.04 mm and 0.3 mm apart.
  • Fig. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a detail of an apparatus for producing granules according to a first preferred embodiment of the invention
  • Fig. 2 is a schematic longitudinal sectional view of a portion of an apparatus for producing granules according to a second preferred embodiment of the invention
  • Fig. 3 is a schematic, partially cross-sectional view of a detail of an apparatus for producing Granulatkömem according to the first embodiment of the invention, seen from the perforated plate forth;
  • Fig. 4 is a schematic, partially cross-sectional view of a section of an apparatus for producing Granulatkömem according to the second embodiment of the invention, seen from the perforated plate forth.
  • the device points to a perforated plate 1 with melt nozzles 2 arranged therein, which can be arranged in a circle there.
  • the melt exits from the melt nozzles 2.
  • the perforated plate 1 is a cutting arrangement with a cutter head with at least one knife, in the case of the illustrated embodiment with four knives 4a, 4b, 4c, 4d (position 4d not visible in FIG.
  • the device has a process chamber housing 7 which adjoins the perforated plate 1 and, as shown in the case of FIG. 1, has an additional section in the rear region, to which the motor 6 or the housing of the motor 6 adjoins.
  • the process chamber housing 7 surrounds at least a portion of the cutting assembly and is flowed through by a cooling medium.
  • At least one adjusting bearing 8 is provided, via which the blade shaft 5 is at least axially displaceable against the process chamber housing 7.
  • the adjusting bearing 8 can be arranged circumferentially circular as a ball bearing, for example, in the rear portion of the process chamber housing 7, facing away from the region of the perforated plate 1, as shown in Fig. 1.
  • the blade shaft 5 can also be radially pivotable against the process chamber housing 7 via the at least one adjusting bearing 8.
  • the adjustment of the adjustment 8 are indicated by the arrows in Fig. 1.
  • the blade shaft 5 is additionally supported via a blade shaft holder 12, the blade shaft holder 12 additionally supporting the blade shaft 5 in a front region facing the perforated plate 1.
  • the Knife shaft holder 12 is designed accordingly as an additional sleeve.
  • the knife shaft holder 12 is designed to be non-rotatable relative to the process chamber housing 7.
  • An embodiment may also be conceivable in which the additional knife shaft holder 12 can also be made rotatable relative to the process chamber housing 7, but not with respect to the knife shaft 5.
  • the knife shaft holder 12 could also be part of the positioning device, so that then, for example, a displacement of the blade shaft 5 in the axial direction relative to the rotatably or rotatably provided with the blade shaft 5 knife shaft holder 12 could take place.
  • a position detection and -Vergnas pain is provided with a position sensor 9, arranged in the process chamber housing 7, and Positionssensor- pulse generators 10a, 10b, 10c, lOd (not to see position lOd in the figure 1), arranged in the region of the cutter head, in Case of the embodiment of Fig. 1 arranged on blade holders 3a, 3b, 3c, 3d, to which the blades 4a, 4b, 4c, 4d are each held interchangeable.
  • the position sensor 9 is designed as a two-part position sensor 9 and defined between the two sensor parts so a parallel to the perforated plate 1 extending target position level.
  • the position of the knives 4a, 4b, 4c, 4d to the orifice plate 1 with the melt nozzles 2 therein can be determined, and via an actuator device 11, depending on the determined values the position detection device, the position of the blades 4a, 4b, 4c, 4d in accordance with a level parallel to the plane of the perforated plate 1 in a comparison between the desired value and the actual value readjusted and adjusted.
  • the actuator device 11 can be embodied as an adjusting mechanism, which can be arranged in the region of the process chamber housing 7, facing away from the perforated plate 1, preferably in the region between the process chamber housing 7 and the motor 6 or the housing of the motor 6.
  • an angular position sensor 13 may be provided, which may be preferably associated with the motor shaft 5.
  • a preferably circumferentially arranged twisting abutment surface 14 for turning off the blades 4a, 4b, 4c, 4d may be provided on this calibration abutment surface 14.
  • This calibration contact surface 14 may be made of a particularly hard material, such as corundum material or be provided by a there provided Beschich tion of the perforated plate 1.
  • the distance between the plane of rotation of the knives to the perforated plate 1 is maintained, for example, depending on the material to be granulated in a range of 0.04 mm to 0.3 mm.
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view of a detail of an apparatus for producing Granulatkömem according to a second preferred embodiment of the invention.
  • the embodiment of FIG. 2 differs from the embodiment of FIG. 1 in that the position sensor 9 is made in one piece and is arranged in the region of the perforated plate 1, wherein according to the embodiment of the invention shown in FIG. 2, the position sensor 9 radially inside arranged circular melt nozzles 2 of the perforated plate 1 is arranged. Otherwise, the embodiment according to the representation of FIG. 2 corresponds to the embodiment shown in FIG. 1.
  • the position sensor pulser 10a, 10b, 10c, 10d are respectively attached to the blade holders 3a, 3b, 3c, 3d of the cutter head.
  • the embodiment of FIG. 2 differs from the embodiment of FIG. 1 only in that the arrangement of the position sensor pulser are each arranged in the area closer to the blade shaft corresponding to the position of the opposite position sensor 9 in the perforated plate, whereas in the embodiment According to FIG. 1, the position sensor pulse transmitters are each arranged closer to the position sensor 9 arranged in the process chamber housing 7 in the radially outer area of the blade holders.
  • the position sensor 9 and the position sensor pulser 10a, 10b, 10c, 10d, as shown in Figs. 1 and 2, may be formed to constitute an optical laser position detecting system. They can also be designed to be one form inductive position detection system. They may also be configured to form a capacitive position sensing system.
  • Fig. 3 shows schematically a partially cross-sectional view of a section of an apparatus for producing granules according to the first embodiment of the invention, seen from the perforated plate forth. See also the corresponding representation of the first preferred embodiment of the invention shown in FIG. 1.
  • the position sensor 9 is embedded in the process chamber housing 7 and the position sensor pulser 10a, 10b, 10c, 10d are respectively on respective knife holders 3a, 3b, 3c, 3d, which support the knives 4a, 4b, 4c, 4d interchangeable attached.
  • the respective position sensor pulse generators 10a, 10b, 10c, 10d are, as indicated in FIG. 3, individually coded (single, double, triple, quadruple).
  • FIG. 4 shows schematically a partially cross-sectional view of a section of an apparatus for the production of Granulatkömem according to the second embodiment of the invention, as seen from the perforated plate forth.
  • the representation according to FIG. 4 differs from the representation according to FIG. 3 only in that, as shown in FIG. 4, the position sensor pulse generators 10a, 10b, 10c, 10d are arranged closer to the blade shaft 5, since the respective position sensor Pulse generator in this embodiment with a position sensor 9, arranged in the perforated plate 1, cooperate. See also the corresponding representation of the second preferred embodiment of the invention according to FIG. 2.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Granulatkörnern aus einer Schmelze, mit einer Lochplatte (1) mit darin angeordneten Schmelzedüsen (2), aus welchen die Schmelze austritt, wobei der Lochplatte (1) eine Schneidanordnung mit einem Messerkopf mit zumindest einem Messer (4a, 4b, 4c, 4d), und einer Messerwelle (5), angetrieben von einem Motor (6), gegenüberliegt, so dass das zumindest eine Messer (4a, 4b, 4c, 4d) die Schmelzedüsen (2) in der Lochplatte (1) umlaufend überstreicht und dabei Granulatkörner des dort austretenden Schmelzematerials abtrennt, wobei die Vorrichtung ein Prozesskammergehäuse (7) aufweist, welches an die Lochplatte (1) anschließt und zumindest einen Teil der Schneidanordnung umgibt und von einem Kühlmedium durchströmt ist, und wobei die Messerwelle (5) gegen das Prozesskammergehäuse (7) über zumindest ein Verstelllager (8) zumindest axial verschiebbar ist, und dass eine Positionserfassungs- und Verstellungseinrichtung vorgesehen ist, mit zumindest einem Positionssensor (9), angeordnet im Prozesskammergehäuse (7) und/oder in der Lochplatte (1), und zumindest einem Positionssensor- Impulsgeber (10a, 10b, 10c, 10d), angeordnet im Bereich des Messerkopfs, mittels welchen die Position des zumindest einen Messers (4a, 4b, 4c, 4d) zur Lochplatte (1) mit den darin befindlichen Schmelzedüsen (2) bestimmbar ist, und mit einer Aktuatoreinrichtung (11), durch welche die Position des zumindest einen Messers (4a, 4b, 4c, 4d) entsprechend einstellbar ist.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Granulatkömem
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Granulatkömem aus einer Schmelze, z.B. einer Kunststoffschmelze, mit einer Lochplatte mit darin angeordneten Schmelzedüsen, aus welchen die Schmelze austritt, wobei der Lochplatte eine Schneidanordnung mit einem Messerkopf mit einem Messerhalter und zumindest einem Messer, und einer Messerwelle, angetrieben von einem Motor, gegenüberliegt, so dass das zumindest eine Messer die Schmelzedüsen in der Lochplatte überstreicht und dabei Granulatkörner des dort austretenden Schmelzematerials abtrennt, wobei die Vorrichtung ein Prozesskammergehäuse aufweist, welches an die Lochplatte anschließt und zumindest einen Teil der Schneidanordnung umgibt und von einem Kühlmedium durchströmt ist gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren zur Herstellung von Granulatkömem aus einer Kunststoffschmelze gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 20.
Generell werden zur Granulierung von thermoplastischem Kunststoffmaterial, wie z.B. Polyethylen oder Polypropylen, häufig Granuliervorrichtungen mit Extrudern eingesetzt, bei welchen das geschmolzene Kunststoffmaterial durch Düsenöffnungen einer Lochplatte in ein Kühlmedium, beispielsweise Wasser, gepresst wird und von einer Schneidanordnung, deren zumindest ein Messer die Öffnungen der Lochplatte unter Berührung des zumindest einen Messers überstreicht, dort abgetrennt wird, so dass Granulatkömer gebildet werden. Entsprechende Vorrichtungen zur Unterwassergranulierung sind als Anlagen z.B. unter der Produktbezeichnung SPHERO® vom Unternehmen Automatik Plastics Machinery GmbH bekannt.
Bei solchen Granuliervorrichtungen entsteht aufgrund der hohen Kräfte, mit welchen die Messeranordnung an die Lochplatte geführt wird, ein relativ hoher Verschleiß der Lochplatte, insbesondere im Bereich der Schmelzedüsen. Somit ist bei solchen Granuliervorrichtungen ein hoher Verschleißschutz wünschenswert, um zum einen den sicheren Betrieb einer entsprechenden Granuliervorrichtung zu gewährleisten und zum anderen auch möglichst lange Standzeiten zu ermöglichen. Auch eine genaue Positionierung der Schneidanordnung relativ zur bzw. an der Lochplatte ist zur Erzielung einer gleichmäßig guten Qualität der Granulierung und der dabei entstehenden Granulatkömer wünschenswert. Allerdings werden bei bisherigen Granuliervorrichtungen des Standes der Technik die Schneidanordnungen gewöhnlich unter Ausnutzung eines Signals, gewonnen über die Erfassung der Andrückkraft davon gegen die Lochplatte, positioniert, so dass es dabei noch zu relativ hohem Verschleiß der Lochplatte kommen kann.
Ein Verfahren des Standes der Technik zum Ausrichten einer Messerwelle eines Granulators und ein solcher Granulator unter Ausnutzung einer auf die Messerwelle wirkenden Kraft sind beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2008 020 502 AI bekannt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Granulatkömern aus einer Schmelze vorzusehen, welche die Nachteile des Standes der Technik überwindet, und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren vorzusehen, welche(s) auf konstruktiv einfache Weise eine automatisierte und dabei zuverlässige und verschleißverringerte Granulierung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung zur Herstellung von Granulatkömern mit den Merkmalen gemäß dem Anspruch 1 sowie mit einem Verfahren zur Herstellung von Granulatkömern mit den Merkmalen gemäß dem Anspruch 20 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen definiert.
Es handelt sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung um eine Vorrichtung zur Herstellung von Granulatkömern aus einer Schmelze, nämlich insbesondere beispielsweise einer Kunststoffschmelze. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist auf eine Lochplatte mit darin angeordneten Schmelzedüsen, aus welchen die Schmelze bzw. die Kunststoffschmelze austritt. Der Lochplatte liegt eine Schneidanordnung mit einem Messerkopf mit zumindest einem Messer und einer Messerwelle, angetrieben von einem Motor, gegenüber, so dass das zumindest eine Messer die Schmelzedüsen in der Lochplatte, bevorzugt kreisförmig angeordnet, umlaufend, nämlich ebenfalls bevorzugt kreisförmig umlaufend, überstreicht und dabei Granulatkörner des dort aus den Schmelzedüsen austretenden Kunststoffmaterials abtrennt. Das zumindest eine Messer überstreicht die Schmelzedüsen der Lochplatte dabei im entsprechenden Bereich entweder berührungslos oder unter Kontaktierung der entsprechenden Bereiche der Lochplatte, wobei allerdings die berührungslose Drehbewegung im Hinblick auf die erzielbare Verschleißvermeidung bevorzugter ist. Die Vorrichtung weist ferner ein Prozesskammergehäuse auf, welches an die Lochplatte anschließt und dabei zumindest einen Teil der Schneidanordnung umgibt, bevorzugt den Messerkopf und zumindest einen Abschnitt der Messerwelle, und von einem Kühlmedium, z.B. Wasser, durchströmt ist. Erfindungsgemäß ist die Messerwelle gegen das Prozesskammergehäuse über zumindest ein Verstelllager zumindest axial verschiebbar, wobei das Verstelllager bevorzugt entweder im Bereich des Prozesskammergehäuses oder im Bereich zwischen dem Prozesskammergehäuse und dem Motor bzw. dem entsprechenden Motorgehäuse angeordnet sein kann. Die Messerwelle kann gegenüber dem Verstelllager drehbar vorgesehen sein. Des Weiteren ist erfindungsgemäß eine Positionserfassungs- und - Verstellungseinrichtung vorgesehen mit zumindest einem Positionssensor, angeordnet im Prozesskammergehäuse und/oder in der Lochplatte selbst, und mit zumindest einem Positionssensor-Impulsgeber, angeordnet im Bereich des Messerkopfs, mittels welchen die Position des zumindest einen Messers zur Lochplatte mit den daran befindlichen Schmelzedüsen bestimmbar ist, und mit einer Aktuatoreinrichtung, durch welche die Position des zumindest einen Messers entsprechend einstellbar ist, insbesondere entsprechend der erfassten Daten der Positionserfassung über den zumindest einen Positionssensor und den zumindest einen Positionssensor-Impulsgeber.
Erfindungsgemäß ist also die Lage des zumindest einen Messers der Schneidanordnung zur Lochplatte nicht über eine Kraftmessung, wie im Stand der Technik, realisiert, sondern über die erfindungsgemäße Positionserfassungsvorrichtung mit dem zumindest einen Positionssensor und dem zumindest einen Positionssensor-Impulsgeber. Dabei kann die erfindungsgemäße Positionserfassungsvorrichtung dynamisch und/oder in Echtzeit unmittelbar während des Betriebs der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Lage des zumindest einen Messers der Schneidanordnung bezüglich der Lochplatte bestimmen und im Betrieb kann auf Grundlage dieser Bestimmung der entsprechenden Positionierung über die erfindungsgemäße VerStelleinrichtung eine Einstellung der Position erfolgen. Insbesondere ist es dabei möglich, dass die Position so eingestellt wird, dass ein gewisser Spalt zwischen dem zumindest einen Messer und der Lochplatte eingehalten ist und bei Bedarf im Betrieb immer wieder einstellbar ist, ohne dass, wie im Fall einer Kraftmessung des Standes der Technik ein Anliegen des Messers an der Lochplatte erfolgen muss und somit ein potenziell erhöhter Verschleiß erfolgen muss. Gleichwohl kann natürlich auch mit der erfindungsgemäßen Positionserfassungs- und - VerStelleinrichtung ein Betrieb der erfindungsgemäßen Granuliervorrichtung durchgeführt werden, bei welchem das zumindest eine Messer der Schneidanordnung leicht, d.h. bevorzugt kraftlos, an der Lochplatte anliegend umlaufend geführt ist. Es ergibt sich somit jedenfalls eine sehr flexible und falls gewünscht besonders verschleißarme Möglichkeit der Granulierung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Eine besonders flexible Verstellbarkeit der Position des zumindest einen Messers der Schneidanordnung gegenüber der Lochplatte ist erfindungsgemäß bevorzugt dadurch realisierbar, dass die Messerwelle gegen das Prozesskammergehäuse über das zumindest eine Verstelllager nicht nur axial verschiebbar ist, sondern (auch) radial bevorzugt auf einer entsprechenden Kugelfläche im Raum verschwenkbar ist und mittels der Aktuatoreinrichtung die Position des zumindest einen Messers entsprechend einstellbar ist. Somit können gegebenenfalls vorhandene Schrägstellungen zwischen der Schneidanordnung mit dem zumindest einen Messer und der Lochplatte erfindungsgemäß besonders leicht ausgeglichen werden. Es kommt somit nicht zu (abschnittsweise) erhöhten Kräften, welche zwischen der Schneidanordnung und der Lochplatte ansonsten bei entsprechender Schrägstellung dieser Elemente zueinander auftreten könnten. Dies kann erfindungsgemäß mit der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sicher vermieden werden.
Bevorzugt kann das zumindest eine Messer der Schneidanordnung in einer Ebene mit konstantem Abstand von der Lochplatte umlaufend angeordnet einstellbar sein, wobei der Abstand bevorzugt je nach zu granulierendem Material beispielsweise in einem Bereich von 0,04 mm bis 0,3 mm, bevorzugter in einem Bereich von 0,04 mm bis 0,1 mm oder bevorzugteren einem Bereich von 0,1 mm bis 0,3 mm liegen kann. Auf diese Weise ist auf flexible Art und Weise je nach zu granulierendem Material eine optimale Granulationswirkung möglich, ohne dass es zu einer Berührung des zumindest einen Messers der Schneidanordnung mit der Lochplatte kommen muss, was auch den Verschleiß weiter besonders effektiv erfindungsgemäß verringern kann. Wie erwähnt, kann aufgrund der erfindungsgemäßen Positionserfassungs- und Verstellungseinrichtung auch eine umlaufende Bewegungsebene des zumindest einen Messers der Schneidanordnung vorgesehen und einstellbar sein, bei welcher das zumindest eine Messer kraftlos aber dabei anliegend an der Lochplatte umlaufend geführt ist.
Um besonders einfach und zuverlässig eine einfache Positionierung und Lagebestimmung der bevorzugten Position des Umlaufs der Schneidanordnung bezüglich der Lochplatte zu gewährleisten, kann der Positionssensor zweiteilig ausgeführt sein, wobei dabei eine Vorzugsebene so definiert sein kann, dass diese entsprechend der Ausrichtung des Positionssensors zwischen dem ersten Sensorteil und dem zweiten Sensorteil verlaufend in einer Ebene bevorzugt beispielsweise parallel zur Lochplatte verlaufend vorgesehen sein kann.
Eine besonders einfache und zuverlässige Bestimmung der Position des zumindest einen Messers der Schneidanordnung kann auch dadurch gegeben sein, dass der zumindest eine Positionssensor-Impulsgeber im Bereich des zumindest einen Messers angeordnet ist. Insbesondere kann der zumindest eine Positionssensor-Impulsgeber an dem zumindest einen Messer entsprechend befestigt sein. Es können auch jeweils einzelne (individuelle) Positionssensor-Impulsgeber jeweils an einzelnen Messern einer Schneidanordnung mit mehreren Messern angeordnet sein. Die Anordnung bzw. unmittelbare Befestigung an den Messern macht die Positionserfassung erfindungsgemäß besonders zuverlässig möglich. Um bei einem möglichen Austausch von Messern, beispielsweise bei einem erforderlichen Messer- und somit Schneidgeometriewechsel im Falle einer Änderung des zu granulierenden Materials oder im Falle des Erreichens der Verschleißgrenze, die Servicefreundlichkeit weiter zu erhöhen und zu vermeiden, dass dadurch auch die Positionssensor-Impulsgeber ausgetauscht werden müssen, kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Messerkopf einen Messerhalter aufweisen, so dass daran das zumindest eine Messer auswechselbar gehalten ist, wobei der zumindest eine Positionssensor-Impulsgeber im Bereich des Messerhalters angeordnet ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der Positionssensor auch im Bereich der Lochplatte, bevorzugt im Bereich der Lochplatte radial innerhalb der bevorzugt kreisförmig angeordneten Schmelzedüsen, angeordnet sein. Dies erlaubt eine einfache axiale Ausrichtung des zumindest einen Messers des Messerkopfs bezüglich der Lochplatte.
Bevorzugt kann der Positionssensor auch im Bereich des Prozesskammergehäuses angeordnet sein. Dies kann insbesondere die Ausrichtung der Drehebene des zumindest einen Messers der Schneidanordnung bezüglich der Lochplatte besonders einfach ermöglichen, da durch einen so angeordneten Positionssensor im Bereich des Prozesskammergehäuses radial außerhalb der Umlaufsbewegung der Schneidanordnung bereits auf einfache Weise eine Ebene der umlaufenden Drehbewegung der Schneidanordnung bzw. des zumindest einen Messers der Schneidanordnung definiert sein kann.
Um die zuverlässige Erfassung der Position der Schneidanordnung bzw. des zumindest einen Messers der Schneidanordnung zur Lochplatte erfindungsgemäß besonders zuverlässig vorzusehen, kann zusätzlich zu dem zumindest einen Positionssensor-Impulsgeber zusätzlich ein Winkelpositionssensor der Motorwelle bzw. der Schneidanordnung zugeordnet sein. Somit ist es möglich, auch bei Schrägstellung der Ebene der umlaufenden Bewegung des zumindest einen Messers im Bereich des Messerkopfs der Schneidanordnung eine Erfassung der Schrägstellung zu gewährleisten und somit die entsprechende Einstellbarkeit der Parallelität von der Ebene dieser Bewegung zur Lochplatte so weiter besonders einfach zu gestalten.
Zweckmäßig kann die Positionserfassungsvorrichtung der Erfindung bevorzugt so ausgebildet sein, dass der Positionssensor und der zumindest eine Positionssensor-Impulsgeber so ausgebildet sind, dass sie ein optisches Laser-Positionserfassungssystem bilden. Dabei kann der Positionssensor als Laser ausgeführt sein bzw. als Laseroptik und der Positionssensor- Impulsgeber als Reflexionsfläche, welche entsprechende Laserstrahlen zum Positionssensor mit einer Erfassungsvorrichtung zurückwirft.
Es kann auch zweckmäßig sein, dass der Positionssensor und der zumindest eine Positionssensor-Impulsgeber so ausgebildet sind, dass sie ein induktives Positionserfassungssystem bilden. Dies kann von besonderem Vorteil sein, wenn beispielsweise durch entsprechende räumliche Anordnung ein optisches System beispielsweise durch störende Granulatkörner nicht zufriedenstellend arbeiten könnte. Auch kann zweckmäßigerweise der Positionssensor und der zumindest eine Positionssensor-Impulsgeber so ausgebildet sein, dass sie ein kapazitives Positionserfassungssystem bilden.
Um die Ebene der Bewegung des zumindest einen Messers im Bereich des Messerkopfs der Schneidanordnung bzw. die Ebene der Bewegung der Schneidanordnung zuverlässig bestimmbar zu machen, können zumindest drei Positionssensor-Impulsgeber vorgesehen sein. Diese drei Positionssensor-Impulsgeber definieren durch ihre Lage eindeutig eine entsprechende Ebene.
Um die Positionierung zu erleichtem und um die Ausrichtung aufgrund der Signale der erfindungsgemäßen Positionserfassungseinrichtung durch die Positionsverstelleinrichtung erfindungsgemäß zu vereinfachen, können die zumindest drei Positionssensor-Impulsgeber jeweils individuell codiert sein. Dadurch kann eine Schrägstellung der Ebene der umlaufenden Bewegung des zumindest einen Messers des Messerkopfs der Schneidanordnung realisierbar sein.
Bevorzugt kann die Aktuatoreinrichtung der erfindungsgemäßen Positionserfassungs- und - verStelleinrichtung ein Verstellgetriebe aufweisen, bevorzugt ein zweiachsiges Verstellgetriebe, besonders bevorzugt mit Feingewinde-Zahnstange(n) oder einen Stirnrad-Antrieb. Die Achsen des Verstellgetriebes können dabei bevorzugt senkrecht zueinander stehen, so dass eine Verstellung in axialer Richtung und/oder in radialer Richtung entsprechend möglich ist. Eine Aktuatoreinrichtung insbesondere bevorzugt der angegebenen Art, kann dabei bevorzugt an einem Abschnitt des Prozesskammergehäuses angeordnet sein, welcher vom Bereich der Lochplatte gegenüberliegend beabstandet ist und besonders bevorzugt kann die Aktuatoreinrichtung dabei beispielsweise auch zwischen dem Motor bzw. dem Motorgehäuse und dem Prozesskammergehäuse entsprechend angeordnet sein.
Um die Stabilität der Schneidanordnung hinsichtlich der einzustellenden Position zur Lochplatte weiter zu erhöhen, und um insbesondere dabei mögliche Verwindungen und Biegebeanspruchungen im Betrieb zu minimieren, kann die Messerwelle bevorzugt zumindest in einem Bereich davon, bevorzugt in einem Bereich davon, welcher der Lochplatte zugewandt ist, besonders bevorzugt in einem Bereich von bis zu 30 % der Länge der Messerwelle dort, über eine Messerwellenhalterung zusätzlich abgestützt sein.
Bevorzugt kann, um die Lagerung der Messerwelle entsprechend besonders einfach zu gestalten, das erfindungsgemäße Verstelllager zwischen einem Endbereich des Prozesskammergehäuses und der Messerwellenhalterung angeordnet sein. Die Verstellbarkeit über die Verstellungseinrichtung mit der entsprechenden Aktuatoreinrichtung (auch wie oben beschrieben) kann dabei auch entsprechend zwischen dem Prozesskammergehäuse bzw. einem entsprechenden Abschnitt davon, und der Messerwellenhalterung angeordnet sein.
Um beispielsweise im Servicefall oder bei Erstmontage der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine einfache Einstellung der Parallelität der Ebene der umlaufenden Bewegung des Messerkopfs mit dem zumindest einen Messer der Schneidanordnung bezüglich der Lochplatte zu erreichen, kann im Bereich der Lochplatte bevorzugt eine Abdreh-Anlagefläche zum Abdrehen des zumindest einen Messers im Fall des Anliegens des zumindest einen Messers an der Abdreh-Anlagefläche vorgesehen sein, wobei bevorzugt die Lochplatte selbst als solche Abdreh-Anlagefläche ausgebildet ist, bzw. zumindest ein Teil der Lochplatte als solche Abdreh-Anlagefläche ausgebildet ist. Die Abdreh-Anlagefläche kann dabei bevorzugt ringförmig ausgebildet sein in dem Bereich, welcher umlaufend von dem zumindest einen Messer der Schneidanordnung überstrichen wird.
Besonders flexibel kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von Granulatkömem eingesetzt werden, wenn die Vorrichtung bevorzugt als Ganzes über eine Aufhängung an einer Laufschiene einhängbar und axial verschiebbar ist, wobei die Aufhängung an einem Gehäuse des Motors und/oder an dem Prozesskammergehäuse vorgesehen sein kann.
Im Folgenden wird noch das mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausführbare erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Granulatkörnern aus einer Schmelze, bevorzugt einer Kunststoffschmelze, beschrieben werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Granulatkörnern aus einer Schmelze, bevorzugt einer Kunststoffschmelze, wird die Schmelze aus Schmelzedüsen, angeordnet in einer Lochplatte, in ein Prozesskammergehäuse austreten. Das Prozesskammergehäuse schließt dabei an die Lochplatte an und umgibt zumindest einen Teil einer Schneidanordnung mit einem Messerkopf mit zumindest einem Messer und einer Messerwelle, angetrieben von einem Motor, gegenüberliegend der Lochplatte. Mit dem umlaufenden Messer der Messeranordnung werden von der aus den Schmelzedüsen austretenden Schmelze Granulatkörner abgetrennt. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die Messerwelle gegen das Prozesskammergehäuse über zumindest ein Verstelllager zumindest axial verschiebbar gelagert und es ist eine erfindungsgemäße Positionserfassungs- und Positionsverstellungseinrichtung vorgesehen, mit zumindest einem Positionssensor, angeordnet im Prozesskammergehäuse und/oder der Lochplatte, und mit zumindest einem Positionssensor- Impulsgeber, angeordnet im Bereich des Messerkopfs, mittels welchen die Position des zumindest einen Messers zur Lochplatte mit den darin befindlichen Schmelzedüsen bestimmt wird, und mit einer Aktuatoreinrichtung, durch welche die Position des zumindest einen Messers entsprechend der bestimmten Werte der Positionserfassungseinrichtung eingestellt wird.
Somit ist auf einfache Weise eine rein über die eine Positionsbestimmung und einen entsprechenden Abgleich zwischen einer Ist-Position und einer Soll-Position mit entsprechender Nachführbewegung eine Positionierung der Bewegungsebene des umlaufenden zumindest einen Messers der Schneidanordnung bezüglich der Lochplatte einfach und zuverlässig möglich, wodurch auch der Granuliervorgang einfach steuerbar ist und die Qualität der Granulatkömer verbessert werden kann. Auch der Verschleiß der Lochplatte bzw. des zumindest einen Messers der Schneidanordnung kann somit einfach verringert werden, da nicht zwingend (größere) Kräfte zwischen dem zumindest einen Messer der Schneidanordnung und der Lochplatte auftreten müssen, wie dies bei der Kraftmessung zwischen Messer und Lochplatte gemäß dem Stand der Technik sonst zwingend erforderlich ist.
Besonders flexibel ist das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt dann, wenn die Messerwelle gegen das Prozesskammergehäuse über das zumindest eine Verstelllager auch radial bevorzugt auf einer entsprechenden Kugelfläche im Raum verschwenkbar ist und mittels der Aktuatoreinrichtung die Position des zumindest einen Messers entsprechend eingestellt wird.
Wie bereits weiter oben erwähnt, ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass das zumindest eine Messer in einer Ebene mit konstantem Abstand von der Lochplatte umlaufend angeordnet eingestellt wird, wobei der Abstand bevorzugt in einem Bereich von 0,04 mm bis 0,3 mm, bevorzugter in einem Bereich von 0,04 mm bis 0,1 mm oder bevorzugter in einem Bereich von 0,1 mm bis 0,3 mm liegt, abhängig von dem zu granulierenden Material und den sonstigen Granulierumständen, wie etwa Temperatur der Schmelze, Viskosität der Schmelze, Druck des Prozessfluids in der Prozesskammer usw. So kann beispielsweise zweckmäßig bei der Granulierung von niedrigviskosem Kunststoffmaterial der Abstand kleiner eingestellt werden als bei der Granulierung von Kunststoffmaterial mit höherer Viskosität oder bei Kunststoffmaterial, welches zusätzliche Füllstoffe enthält. Das erfindungsgemäße Verfahren kann so bevorzugt durchgeführt werden, dass zunächst die Ausrichtung der Position des zumindest einen Messers bzw. der entsprechenden Schneidanordnung in einer Ebene in Umlaufrichtung parallel zur Lochplatte erfolgt und in der Folge je nach erfasster Situation dann lediglich eine axiale Einstellung, bevorzugt eine axiale Einstellung eines vordefinierten Abstands der Ebene von der Lochplatte, erfolgt. Dies ist besonders einfach, da die parallele Ausrichtung noch vor dem eigentlichen Regelbetrieb der Vorrichtung vorgenommen werden kann und dann im Betrieb lediglich eine (einfachere) axiale Verstellung der Position der schon parallel ausgerichteten Bewegungsebene des zumindest einen Messers zur Lochplatte erfolgen muss und nicht noch zusätzlich eine Verschwenkbewegung, welche allerdings, wie oben beschrieben, durchaus erfindungsgemäß auch möglich sein kann.
Im Fall der zunächst bevorzugt zu erfolgenden parallelen Ausrichtung der Position des zumindest einen Messers in einer Ebene in Umlaufrichtung parallel zur Lochplatte kann dies bevorzugt in einer solchen Weise erfolgen, dass der Messerkopf mit dem zumindest einen Messer zunächst an die Lochplatte gefahren wird und dort entweder durch Verschwenken oder durch Abdrehen des zumindest einen Messers an einer Abdreh-Anlagefläche der Lochplatte entsprechend ausgerichtet wird.
Die Positionseinstellung über Betrieb kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt so durchgeführt werden, dass die Position des zumindest einen Messers oszillierend, z.B. in einer Art Pendelbewegung, zwischen zwei Positionen eingestellt wird, bevorzugt oszillierend in axialer Richtung zwischen einer ersten Endposition näher an der Lochplatte und einer zweiten Endposition entfernter von der Lochplatte. Eine solche oszillierende Hin- und Herbewegung ist besonders einfach regelbar und erlaubt eine einfache Positionierung. Die Endpositionen können dabei in axialer Richtung beispielsweise bevorzugt zwischen 0,04 mm und 0,3 mm auseinander liegend variieren.
Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Merkmale und Eigenschaften gelten, soweit anwendbar, auch bezüglich der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und umgekehrt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beispielhaft erläuterten Ausführungsformen näher beschrieben werden. In den Figuren zeigt:
Fig. 1 eine schematische Längsschnittansicht eines Ausschnitts einer Vorrichtung zur Herstellung von Granulatkörnern gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; Fig. 2 eine schematische Längsschnittansicht eines Ausschnitts einer Vorrichtung zur Herstellung von Granulatkörnern gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3 eine schematische, teilweise quer geschnittene Ansicht eines Ausschnitts einer Vorrichtung zur Herstellung von Granulatkömem gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung, gesehen von der Lochplatte her; und
Fig. 4 eine schematische, teilweise quer geschnittene Ansicht eines Ausschnitts einer Vorrichtung zur Herstellung von Granulatkömem gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung, gesehen von der Lochplatte her.
Die Fig. 1 zeigt in einer schematischen Längsschnittansicht einen Ausschnitt einer Vorrichtung zur Herstellung von Granulatkömem aus einer Schmelze, bevorzugt einer Kunststoffschmelze, gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Die Vorrichtung weist auf eine Lochplatte 1 mit darin angeordneten Schmelzedüsen 2, welche dort kreisförmig angeordnet sein können. Die Schmelze tritt aus den Schmelzedüsen 2 aus. Der Lochplatte 1 ist eine Schneidanordnung mit einem Messerkopf mit zumindest einem Messer, im Fall der gezeigten Ausführungsform mit vier Messern 4a, 4b, 4c, 4d (Position 4d in der Figur 1 nicht zu sehen), angebracht an Messerhaltem 3a, 3b, 3c, 3d (Position 3d in der Figur 1 nicht zu sehen) des Messerkopfs, und einer Messerwelle 5, angetrieben von einem Motor 6, gegenüberliegend angeordnet, so dass die Messer 4a, 4b, 4c, 4d die Schmelzedüsen 2 in der Lochplatte 1 umlaufend überstreichen und dabei im Betrieb Granulatkömer der dort austretenden Schmelze abtrennen. Die Vorrichtung weist ein Prozesskammergehäuse 7 auf, welches an die Lochplatte 1 anschließt und, wie im Fall der Fig. 1 gezeigt, im hinteren Bereich einen zusätzlichen Abschnitt aufweist, an welchen der Motor 6 bzw. das Gehäuse des Motors 6 anschließt. Das Prozesskammergehäuse 7 umgibt dabei zumindest einen Teil der Schneidanordnung und wird von einem Kühlmedium durchströmt.
Erfindungsgemäß ist zumindest ein Verstelllager 8 vorgesehen, über welches die Messerwelle 5 gegen das Prozesskammergehäuse 7 zumindest axial verschiebbar ist. Das Verstelllager 8 kann als Kugellager umlaufend kreisförmig beispielsweise im hinteren Abschnitt des Prozesskammergehäuses 7, abgewandt vom Bereich der Lochplatte 1 angeordnet sein, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Wie ebenfalls in Fig. 1 gezeigt, kann die Messerwelle 5 gegen das Prozesskammergehäuse 7 über das zumindest eine Verstelllager 8 auch radial verschwenkbar sein. Die Verstellmöglichkeiten über das Verstelllager 8 sind durch die Pfeile in Fig. 1 angedeutet. In der Ausführungsform, wie sie in der Fig. 1 gezeigt ist, ist die Messerwelle 5 über eine Messerwellenhalterung 12 zusätzlich abgestützt, wobei die Messerwellenhalterung 12 die Messerwelle 5 in einem vorderen Bereich, der Lochplatte 1 zugewandt, zusätzlich abstützt. Die Messerwellenhalterung 12 ist dabei als zusätzliche Hülse entsprechend ausgeführt. Die Messerwellenhalterung 12 ist in der Ausführungsform der Fig. 1 gegenüber dem Prozesskammergehäuse 7 nicht drehbar ausgeführt. Es kann auch eine Ausführungsform denkbar sein, bei welcher die zusätzliche Messerwellenhalterung 12 auch gegenüber dem Prozesskammergehäuse 7, nicht aber gegenüber der Messerwelle 5, drehbar ausgeführt sein kann. Die Messerwellenhalterung 12 könnte dabei auch ein Teil der Positioniereinrichtung sein, so dass dann beispielsweise eine Verschiebung der Messerwelle 5 in axialer Richtung relativ zu der drehfest oder drehbar mit der Messerwelle 5 vorgesehenen Messerwellenhalterung 12 erfolgen könnte.
Erfindungsgemäß ist eine Positionserfassungs- und -Verstellungseinrichtung vorgesehen, mit einem Positionssensor 9, angeordnet im Prozesskammergehäuse 7, und Positionssensor- Impulsgebern 10a, 10b, 10c, lOd (Position lOd in der Figur 1 nicht zu sehen), angeordnet im Bereich des Messerkopfs, im Fall der Ausführungsform der Fig. 1 angeordnet an Messerhaltern 3a, 3b, 3c, 3d, an welchen die Messer 4a, 4b, 4c, 4d jeweils auswechselbar gehalten sind. Der Positionssensor 9 ist als zweiteiliger Positionssensor 9 ausgeführt und definiert zwischen den beiden Sensorteilen so eine parallel zur Lochplatte 1 verlaufende Soll-Positionsebene. Mittels des Positionssensors 9 und der Positionssensor-Impulsgeber 10a, 10b, 10c, lOd ist die Position der Messer 4a, 4b, 4c, 4d zur Lochplatte 1 mit den darin befindlichen Schmelzedüsen 2 bestimmbar, und über eine Aktuatoreinrichtung 11 kann in Abhängigkeit der bestimmten Werte der Positionserfassungseinrichtung die Position der Messer 4a, 4b, 4c, 4d entsprechend in einer Ebene parallel zur Ebene der Lochplatte 1 in einem Vergleich zwischen dem Soll-Wert und dem Ist-Wert nachgeregelt und eingestellt werden. Die Aktuatoreinrichtung 11 kann dabei als ein Verstellgetriebe ausgeführt sein, welches im Bereich des Prozesskammergehäuses 7, abgewandt von der Lochplatte 1, angeordnet sein kann, bevorzugt im Bereich zwischen dem Prozesskammergehäuse 7 und dem Motor 6 bzw. dem Gehäuse des Motors 6. Zur Vereinfachung der Positionsbestimmung kann zusätzlich, wie in Fig. 1 gezeigt, ein Winkelpositionssensor 13 vorgesehen sein, welcher bevorzugt der Motorwelle 5 zugeordnet sein kann.
Wie in der Ausführungsform der Fig. 1 gezeigt, kann im Bereich der Lochplatte 1 eine bevorzugt umlaufend kreisförmig angeordnete Abdreh-Anlagefläche 14 zum Abdrehen der Messer 4a, 4b, 4c, 4d an dieser Abdreh-Anlagefläche 14 vorgesehen sein. Diese Abdreh-Anlagefläche 14 kann aus besonders hartem Material, beispielsweise aus Korund-Material bestehen bzw. durch eine dort vorgesehene Beschich tung der Lochplatte 1 vorgesehen sein. So kann die Ausrichtung der Position der Messer 4a, 4b, 4c, 4d in einer Ebene in Umfangsrichtung parallel zur Lochplatte 1 in einer solchen Weise erfolgen, dass der Messerkopf mit den Messern zunächst an die Lochplatte gefahren wird und dort entweder durch Abdrehen der Messer an der Abdreh-Anlagefläche 14 der Lochplatte 1 entsprechend ausgerichtet wird. Auch ein entsprechendes Verschwenken wäre dabei möglich.
Im Betriebszustand der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie er in der Fig. 1 dargestellt ist, wird der Abstand der Umlaufsebene der Messer zur Lochplatte 1 beispielsweise je nach zu granulierendem Material in einem Bereich von 0,04 mm bis 0,3 mm gehalten. Es findet also eine exakte Positionierung entsprechend statt, ohne dass die Messer die Lochplatte 1 im Betrieb berühren müssen und ohne dass also eine Verschleiß auslösende Anpresskraft zwischen Messer und Lochplatte 1 auftritt.
Im Folgenden beschreiben in den weiteren Figuren gleiche Bezugszeichen die gleichen Elemente der Erfindung. Soweit anwendbar, gelten die zu den jeweiligen Figuren und den jeweiligen Elementen gemachten Aussagen dabei entsprechend auch für die jeweils übrigen Figuren.
Die Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Ausschnitts einer Vorrichtung zur Herstellung von Granulatkömem gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 1 darin, dass der Positionssensor 9 einteilig ausgeführt ist und im Bereich der Lochplatte 1 angeordnet ist, wobei gemäß der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform der Erfindung der Positionssensor 9 radial innerhalb der kreisförmig angeordneten Schmelzedüsen 2 der Lochplatte 1 angeordnet ist. Ansonsten entspricht die Ausführungsform gemäß der Darstellung der Fig. 2 der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform.
Sowohl in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 als auch in der Ausführungsform gemäß Fig. 2 sind die Positionssensor-Impulsgeber 10a, 10b, 10c, lOd jeweils an den Messerhaltern 3a, 3b, 3c, 3d des Messerkopfs angebracht. Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 unterscheidet sich dabei von der Ausführungsform der Fig. 1 lediglich dadurch, dass die Anordnung der Positionssensor- Impulsgeber jeweils im Bereich näher an der Messerwelle entsprechend der Position des gegenüberliegenden Positionssensors 9 in der Lochplatte angeordnet sind, wohingegen in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 die Positionssensor-Impulsgeber jeweils im radial äußeren Bereich der Messerhalter näher an dem im Prozesskammergehäuse 7 angeordneten Positionssensor 9 angeordnet sind.
Der Positionssensor 9 und die Positionssensor-Impulsgeber 10a, 10b, 10c, lOd gemäß den Darstellungen der Figur 1 und der Figur 2 können so ausgebildet sein, dass sie ein optisches Laser-Positionserfassungssystem bilden. Sie können auch so ausgebildet sein, dass sie ein induktives Positionserfassungssystem bilden. Sie können auch so ausgebildet sein, dass sie ein kapazitives Positionserfassungssystem bilden.
Die Fig. 3 zeigt schematisch eine teilweise quer geschnittene Ansicht eines Ausschnitts einer Vorrichtung zur Herstellung von Granulatkörnern gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung, gesehen von der Lochplatte her. Siehe dazu auch die entsprechende Darstellung der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 1. Wie in Fig. 3 leicht zu erkennen, ist der Positionssensor 9 in das Prozesskammergehäuse 7 eingelassen und die Positionssensor-Impulsgeber 10a, 10b, 10c, lOd sind jeweils an jeweiligen Messerhaltern 3a, 3b, 3c, 3d, welche die Messer 4a, 4b, 4c, 4d auswechselbar haltern, angebracht. Die jeweiligen Positionssensor-Impulsgeber 10a, 10b, 10c, lOd sind, wie in Fig. 3 angedeutet, jeweils individuell codiert (einfach, zweifach, dreifach, vierfach). Somit ist eine individuelle Positionserfassung möglich und somit eine genaue Bestimmung der Lage der Ebene der umlaufenden Drehbewegung des Messerkopfs der entsprechenden Schneidanordnung.
Fig. 4 zeigt schematisch eine teilweise quergeschnittene Ansicht eines Ausschnitts einer Vorrichtung zur Herstellung von Granulatkömem gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung, gesehen von der Lochplatte her. Die Darstellung gemäß Fig. 4 unterscheidet sich von der Darstellung gemäß Fig. 3 lediglich dadurch, dass gemäß der Darstellung der Fig. 4 die Positionssensor-Impulsgeber 10a, 10b, 10c, lOd näher an der Messerwelle 5 angeordnet sind, da die jeweiligen Positionssensor-Impulsgeber bei dieser Ausführungsform mit einem Positionssensor 9, angeordnet in der Lochplatte 1, zusammenwirken. Siehe dazu auch die entsprechende Darstellung der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 2.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist auch die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich. Es bietet sich somit die Möglichkeit, auf konstruktiv einfache Weise eine automatisierte und dabei zuverlässige verschleißverringerte Granulierung zu ermöglichen.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zur Herstellung von Granulatkömem aus einer Schmelze, mit einer Lochplatte (1) mit darin angeordneten Schmelzedüsen (2), aus welchen die Schmelze austritt, wobei der Lochplatte (1) eine Schneidanordnung mit einem Messerkopf mit zumindest einem Messer (4a, 4b, 4c, 4d), und einer Messerwelle (5), angetrieben von einem Motor (6), gegenüberliegt, so dass das zumindest eine Messer (4a, 4b, 4c, 4d) die Schmelzedüsen (2) in der Lochplatte (1) umlaufend überstreicht und dabei Granulatkömer des dort austretenden Schmelzematerials abtrennt, wobei die Vorrichtung ein Prozesskammergehäuse (7) aufweist, welches an die Lochplatte (1) anschließt und zumindest einen Teil der Schneidanordnung umgibt und von einem Kühlmedium durchströmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Messerwelle (5) gegen das Prozesskammergehäuse (7) über zumindest ein Verstelllager (8) zumindest axial verschiebbar ist, und dass eine Positionserfassungs- und Verstellungseinrichtung vorgesehen ist, mit zumindest einem Positionssensor (9), angeordnet im Prozesskammergehäuse (7) und/oder in der Lochplatte (1), und zumindest einem Positionssensor-Impulsgeber (10a, 10b, 10c, lOd), angeordnet im Bereich des Messerkopfs, mittels welchen die Position des zumindest einen Messers (4a, 4b, 4c, 4d) zur Lochplatte (1) mit den darin befindlichen Schmelzedüsen (2) bestimmbar ist, und mit einer Aktuatoreinrichtung (11), durch welche die Position des zumindest einen Messers (4a, 4b, 4c, 4d) entsprechend einstellbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messerwelle (5) gegen das Prozesskammergehäuse (7) über das zumindest ein Verstelllager (8) auch radial verschwenkbar ist und mittels der Aktuatoreinrichtung (11) die Position des zumindest einen Messers (4a, 4b, 4c, 4d) entsprechend einstellbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Messer (4a, 4b, 4c, 4d) in einer Ebene mit konstantem Abstand von der Lochplatte (1) umlaufend angeordnet einstellbar ist, wobei der Abstand bevorzugt in einem Bereich von 0,04 mm bis 0,3 mm liegt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionssensor (9) zweiteilig ausgeführt ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Positionssensor-Impulsgeber (10a, 10b, 10c, lOd) im Bereich des zumindest einen Messers (4a, 4b, 4c, 4d) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Messerkopf einen Messerhalter (3a, 3b, 3c, 3d) aufweist, so dass daran das zumindest eine Messer (4a, 4b, 4c, 4d) auswechselbar gehalten ist, wobei der zumindest eine Positionssensor-Impulsgeber (10a, 10b, 10c, lOd) im Bereich des Messerhalters (3a, 3b, 3c, 3d) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionssensor (9) im Bereich der Lochplatte (1), bevorzugt im Bereich der Lochplatte (1) radial innerhalb der Schmelzedüsen (2), angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionssensor (9) im Bereich des Prozesskammergehäuses (7) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem zumindest einen Positionssensor-Impulsgeber (10a, 10b, 10c, lOd) zusätzlich ein Winkelpositionssensor (13) der Motorwelle (5) zugeordnet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionssensor (9) und der zumindest eine Positionssensor-Impulsgeber (10a, 10b, 10c, lOd) so ausgebildet sind, dass sie ein optisches Laser- Positionserfassungssystem bilden.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionssensor (9) und der zumindest eine Positionssensor-Impulsgeber (10a, 10b, 10c, lOd) so ausgebildet sind, dass sie ein induktives Positionserfassungssystem bilden.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionssensor (9) und der zumindest eine Positionssensor-Impulsgeber (10a, 10b, 10c, lOd) so ausgebildet sind, dass sie ein kapazitives Positionserfassungssystem bilden.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest drei Positionssensor-Impulsgeber (10a, 10b, 10c, lOd) vorgesehen sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest drei Positionssensor-Impulsgeber (10a, 10b, 10c, lOd) jeweils individuell codiert sind.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatoreinrichtung (11) ein Verstellgetriebe, bevorzugt ein zweiachsiges Verstellgetriebe, besonders bevorzugt mit Feingewinde-Zahnstange(n) oder einem Stimrad-Antrieb, aufweist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Messerwelle (5) zumindest in einem Bereich davon, bevorzugt in einem Bereich davon, welcher der Lochplatte (1) zugewandt ist, besonders bevorzugt in einem solchen Bereich von bis zu 30 % der Länge der Messerwelle (5), über eine Messerwellenhalterung (12) zusätzlich abgestützt ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstelllager (8) zwischen einem Endbereich des Prozesskammergehäuses (7) und der Messerwellenhalterung (12) angeordnet ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Lochplatte (1) eine Abdreh-Anlagefläche (14) zum Abdrehen des zumindest einen Messers (4a, 4b, 4c, 4d), im Fall des Anliegens des zumindest einen Messers (4a, 4b, 4c, 4d) an der Abdreh-Anlagefläche (14), vorgesehen ist, wobei bevorzugt die Lochplatte (1) als solche Abdreh-Anlagefläche (14) ausgebildet ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung als Ganzes über eine Aufhängung an einer Laufschiene einhängbar und axial verschiebbar ist, wobei die Aufhängung an einem Gehäuse des Motors (6) und/oder an dem Prozesskammergehäuse (7) vorgesehen ist.
20. Verfahren zur Herstellung von Granulatkömem aus einer Schmelze, wobei die Schmelze aus Schmelzedüsen (2), angeordnet in einer Lochplatte (1), in ein Prozesskammergehäuse (7), welches an die Lochplatte (1) anschließt und zumindest einen Teil einer Schneidanordnung umgibt und von einem Kühlmedium durchströmt wird, austritt und dabei von einer Schneidanordnung mit einem Messerkopf mit zumindest einem Messer (4a, 4b, 4c, 4d), und einer Messerwelle (5), angetrieben von einem Motor (6), gegenüberliegend der Lochplatte (1), Granulatkömer abgetrennt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Messerwelle (5) gegen das Prozesskammergehäuse (7) über zumindest ein Verstelllager (8) zumindest axial verschiebbar ist, und dass eine Positionserfassungs- und Verstellungseinrichtung vorgesehen wird, mit zumindest einem Positionssensor (9), angeordnet im Prozesskammergehäuse (7) und/oder der Lochplatte (1), und zumindest einem Positionssensor-Impulsgeber (10a, 10b, 10c, lOd), angeordnet im Bereich des Messerkopfs, mittels welchen die Position des zumindest einen Messers (4a, 4b, 4c, 4d) zur Lochplatte (1) mit den darin befindlichen Schmelzedüsen (2) bestimmt wird, und mit einer Aktuatoreinrichtung (11), durch welche die Position des zumindest einen Messers (4a, 4b, 4c, 4d) entsprechend eingestellt wird.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Messerwelle (5) gegen das Prozesskammergehäuse (7) über das zumindest ein Verstelllager (8) auch radial verschwenkbar ist und mittels der Aktuatoreinrichtung (11) die Position des zumindest einen Messers (4a, 4b, 4c, 4d) entsprechend eingestellt wird.
22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Messer (4a, 4b, 4c, 4d) in einer Ebene mit konstantem Abstand von der Lochplatte (1) umlaufend angeordnet eingestellt wird, wobei der Abstand bevorzugt in einem Bereich von 0,04 mm bis 0,3 mm liegt.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst die Ausrichtung der Position des zumindest einen Messers (4a, 4b, 4c, 4d) in einer Ebene in Umlaufrichtung parallel zur Lochplatte (1) erfolgt und in der Folge je nach erfasster Position lediglich eine axiale Einstellung, bevorzugt eine axiale Einstellung eines vordefinierten Abstandes der Ebene von der Lochplatte (1), erfolgt.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung der Position des zumindest einen Messers (4a, 4b, 4c, 4d) in einer Ebene in Umlaufrichtung parallel zur Lochplatte (1) in der Weise erfolgt, dass der Messerkopf mit dem zumindest einen Messer (4a, 4b, 4c, 4d) zunächst an die Lochplatte (1) gefahren wird und dort entweder durch Verschwenken oder durch Abdrehen des zumindest einen Messers (4a, 4b, 4c, 4d) an einer Abdreh-Anlagefläche (14) der Lochplatte (1) entsprechend ausgerichtet wird.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des zumindest einen Messers (4a, 4b, 4c, 4d) oszillierend zwischen zwei Positionen eingestellt wird, bevorzugt oszillierend in axialer Richtung zwischen einer ersten Endposition näher an der Lochplatte (1) und einer zweiten Endposition entfernter von der Lochplatte (1).
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