WO2020247992A1 - Verfahren zur trocknung von schüttgut, insbesondere feststoffen, wie granulate, pulver, körner, folien, schnipsel, o. dgl., vorzugsweise kunststoffgranulat - Google Patents

Verfahren zur trocknung von schüttgut, insbesondere feststoffen, wie granulate, pulver, körner, folien, schnipsel, o. dgl., vorzugsweise kunststoffgranulat Download PDF

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WO2020247992A1
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loading
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Erhard Lutz
Dieter Kremer
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Wittmann Kunststoffgeräte Gmbh
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    • F26B2200/00—Drying processes and machines for solid materials characterised by the specific requirements of the drying good
    • F26B2200/08—Granular materials

Definitions

  • Granules, powders, grains, foils, snippets, or the like preferably
  • the invention relates to a method for drying bulk material, in particular solids, such as granules, powder, grains, foils, snippets, or the like, in particular for the plastics processing industry, as described in the preamble of claim 1.
  • plastic granulate must be dried before processing in a machine, for example in an injection molding machine.
  • drying systems for generating a dried or heated gaseous medium stream in particular air, known for plastics processing machines, with one or more drying containers being connected to the
  • Drying system are connected and a dried, gaseous medium, in particular air, flowing through the drying container or containers is provided for drying the plastic material.
  • One or more process heaters or air heaters are connected upstream of the drying container or containers.
  • the return air exiting the respective drying container is fed back to the drying system via an individual return air line or a collecting line for several drying containers.
  • AT 505 391 B1 discloses a method for drying bulk material, preferably plastic granulate, in which the bulk material is dried in a drying container by means of an air stream. The one from the
  • Exhaust air stream or the return air exiting the drying container is dried in a drying cell containing a drying agent or adsorbent, if necessary the adsorbent is regenerated and fed to the bulk material as a dry air stream.
  • a drying cell containing a drying agent or adsorbent
  • Another method and a device for drying moist gases is known from DE 44 37 494 A1.
  • DE 36 25 013 A1 also discloses a method and a device for drying bulk material, preferably plastic granulate, in a drying container by means of drying air. In the course of this process, the
  • Exhaust air exiting the drying container is dried in a dryer containing an adsorbent and fed back to the bulk material as drying air.
  • DE 197 57 537 A1 discloses a method and a device for drying and heating air which is used to dry bulk material.
  • This device essentially consists of at least one drying cartridge or drying cell, a downstream air heater, a downstream drying container and a downstream cooling device.
  • a drying system can also exist without a drying cartridge, but with the other components, i.e. air heater and a downstream drying container.
  • drying cartridge Other geometries of the drying cartridge are also possible, as can be seen, for example, from EP 2 542 846 B1 and EP 2 542 847 B1 of the applicant.
  • This describes a segmented wheel dryer with a rotatable drum in which the moist air is removed from the container for the bulk material, dried and fed back to the container.
  • the disadvantage of all known methods is that the drying performance required for the respective drying container can only be determined indirectly and with the aid of additional sensors, preferably temperature sensors. Necessary changes in the drying performance can only be determined with a delay, as temperature sensors naturally have a slow response behavior. The recognition of a trend of a temperature value also requires a longer observation period, which causes an additional delay in the control behavior. For the determination of the Drying performance uses the behavior of the temperature differential between pre-air to and return air from the material container.
  • Production requirements e.g. if additional processing machines for the material supply are connected to the same drying container or if a processing machine comes to a standstill. Likewise, the loading of a drying container with cold or
  • moisture-saturated plastic material suggest a higher drying performance, although the material throughput through the drying container can be unchanged. Sensitive plastic materials can suffer thermal damage if they overdry. If the drying process is too low, the moisture contained in the plasticized material flow causes it
  • Drying devices In operation, it is assumed that the dwell time of the material is adhered to, since it is not possible to simply determine the actual dwell time. If more consumers are connected to a material container than originally intended and designed accordingly, the dwell time of the material will subsequently be undershot. Incorrect operation of a drying system can only be seen in incorrectly produced parts. It would therefore be advantageous to know the actual residence time of the material in the drying container.
  • the object of the invention is to create a method for drying bulk material, in particular solids, such as granules, powder, grains, foils, snippets, or the like, preferably plastic granules, of the type mentioned above, with which the disadvantages described above are avoided on the one hand and on the other hand to keep or increase the material quality of the bulk material to be made available constant.
  • the method according to the invention is characterized in that, depending on the material or bulk material used, the drying time specified by the filling plate or set by the user, in particular the dwell time (45), is transmitted either from a higher-level controller or from the consumer or in the control of the container or the drying device from Operator is set or is present in the control of the container or the drying device in the form of a local database, with the consumer the material consumption or the shot weight per production cycle or the individual or
  • Cumulative shot weights for several production cycles or other values that indicate material consumption are transmitted to the drying device (s) and / or material container directly or indirectly via the higher-level controller, with each material container being made up of several on the control side
  • Loading batches are preferably composed with time stamps and the drying or dwell time for the bottom loading batch, in particular material batch, in the material container is derived from the difference between the current time of the respective material removal by the consumer and the time stamp associated with the preferably oldest loading batch.
  • the drying time for each batch of material required by the consumer can be precisely calculated and thus monitored. If the dwell time is too long, which is caused by a standstill of the consumer or consumers or due to the process being reduced
  • Air volume of the drying device (s) on the basis of the transmission of at least the material consumption by the consumer to the drying device (s) or material container can be automatically adjusted. What is new is that too short a dwell time and thus possible under-drying of the material can be detected. This case arises when consumers call too much material from the drying container (s) and the dwell or drying time for the material specified by the material manufacturer can no longer be adhered to. If, due to the device and size, it is not possible to increase the amount of dry air or a higher loading of the material container, this is possible
  • the residence time of the bulk material in the drying container can be calculated.
  • the calculation of the dwell time is based on the first-in, first-out flow principle of bulk material in the drying container, as well as the
  • a drying container is thus composed of several loading batches, which are provided with a time stamp and held in a ring buffer.
  • the size of the ring buffer i.e. the number of line entries, corresponds approximately to this
  • the “oldest” loading batch in the ring buffer is used to calculate the dwell time of the material.
  • discontinuous operation as is the case with an injection molding machine, for example, the consumer reports the corresponding material consumption for each injection cycle using different physical variables.
  • the dwell time of the lowest batch of material in the The material container that is used for the injection molding cycle results from the difference between the current time at the point in time at which the consumer is required and the time stamp of the oldest loading batch in the ring buffer.
  • the consumer is notified either cyclically from time to time or when there is a change in material consumption.
  • Such a method for drying bulk material is generally used in plastics processing technology, in particular for injection molding and extrusion technology, the information of the required bulk material being adapted accordingly, that is to say that in the
  • Injection molding technology can take place after each injection molding cycle, whereas in extrusion technology the transmission takes place continuously at adjustable times.
  • Drying performance or air flow can be selected. These strategies can be selected manually by predefined selection or automatically. Any combination of these strategies is also possible.
  • Bulk material predetermined or determined residence time in the container or containers changed the process temperature to an adjustable or automatically determined value, preferably reduced. This ensures that if the material requirement is too low and the dwell time in the container is too long, the temperature for the bulk material or the plastic is reduced so that the plastic in the container is prevented from drying out. This can often occur if an error occurs during the process cycle with one or more loads, or if they were switched off or a production stop occurred. In the case of many overdried plastics, thermal degradation occurs, which leads to a defective plastic part, e.g. loss of strength, embrittlement, discoloration or cracking. In addition, additives or additives bound in the plastic can be released through overdrying, which get back into the drying device via the return air line and there the drying process by sticking and blocking of filters and desiccants can have a negative impact.
  • Another strategy is to regulate the amount of air through the silo with the help of a flap that works like a proportional valve and is typically placed in the pre-air flow. Although this does not reduce the dwell time of the material in the drying container, it adjusts the amount of air that flows past the respective material and thus limits the ability of the material to absorb moisture. The excess air is released through a bypass valve
  • Drying device returned. Since this air is not loaded with moisture, there is no energetic expense for dehumidifying in the drying device.
  • the air volume can be influenced directly, thus reduced or increased and thus produce an effect similar to the flap.
  • Another method directly influences the amount of bulk material in the storage of the container.
  • the material consumption increases in the next or the next process cycle
  • the volume in the memory is increased, whereas with
  • the volume in the store is reduced in order to prevent the bulk material from staying too long in the store, ie that the loading volume of the container is constantly adapted to the required amount, whereas in the prior art it is ensured that it is always sufficient Bulk material is present and the loading volume is kept constant.
  • Processing machine can be brought, so that an optimal
  • drying device (s) and material container calculates the dwell time of the material or bulk material present in the container or containers from the transmitted material throughputs or shot weights per production cycle or cycles. This ensures that the drying device (s) and material container calculates the dwell time of the material or bulk material present in the container or containers from the transmitted material throughputs or shot weights per production cycle or cycles. This ensures that the drying device (s) and material container calculates the dwell time of the material or bulk material present in the container or containers from the transmitted material throughputs or shot weights per production cycle or cycles. This ensures that the
  • the measures are advantageous in which both the consumer, preferably one or more injection molding machines, and the drying device (s) and material container function independently of one another and via
  • Production cycle of the consumer can be determined or calculated.
  • the measures are advantageous in which the control or controls of the drying device (s) or the material container (s) keep the respective entries for the loading batches, at least the time stamps in the form of a ring buffer. This ensures that the control unit is activated at any time
  • Loading batch in the ring buffer is the current one transmitted by the consumer
  • Drying of the material in the container or containers can be selected by a predetermined selection or automatically. This ensures that the specified dwell time of the granulate used is not exceeded and thus the best possible quality of the injection-molded part produced is guaranteed.
  • the process temperature is changed, preferably reduced, to an adjustable or automatically determined value while the dwell time specified or determined for the respective plastic or bulk material is exceeded in the container or containers. This prevents the bulk material in the material container from becoming too dry.
  • Air volume are equipped, during the duration of a falling below or exceeding the specified or determined residence time for the respective material, the
  • the measures are advantageous in which a material container equipped with a throttle valve to change the amount of air flowing through this container (47) passes through the air volume while the dwell time specified or determined for the respective material is exceeded changes the container automatically. A simple and effective structure is thereby achieved.
  • the measures in which the material supply or the amount of bulk material in the material container (s) can be automatically adapted to the specified residence time are advantageous in order to achieve an optimal and constant residence time in the material container for the respective material.
  • the measures are also advantageous in which, if the dwell time specified or determined for the respective material is not reached, an error can be output after an adjustable or fixed time period. This prevents, on the one hand, that the products made with this material are subsequently checked for their quality or that the corresponding material or plastic parts are disposed of.
  • the measures are advantageous in which the size of the container or containers can be set or determined and thus the total amount of material in the container or containers can be determined.
  • different maximum volumes of material to be filled can be defined, i.e. a standardized memory in the container is used for the most varied of designs, but a different size of the container can be defined via the settings.
  • FIG. 1 shows an overview of a plastics processing industrial plant in a work cell, in a simplified, schematic representation
  • Fig. 2 is a diagrammatic representation of a plastics industrial plant
  • Production means are connected as part of a central conveyor system, in a simplified, schematic representation.
  • FIG. 3 shows a detailed view of a schematic structure of the drying system, in a simplified, schematic representation. 4 shows a diagrammatic representation of a material container of a
  • 1 to 5 show an industrial plant 1 for plastic applications, in which the individual production means 2 for producing one or more
  • Plastic granulate or powder is fed to the processing machine 4 via a granulate conveyor 9 and possibly via a metering device 11 or from a granulate dryer 10. Via a temperature control device 13 and / or cooling device, the
  • Injection mold 7 are kept at operating temperature by supplying a temperature control medium or are heated or cooled accordingly, so that an optimal processing of the plastic granulate or powder, which is used for
  • the system can have a monitoring device 15, in particular a camera system, for automatic quality control of the generated Product 3 to be able to perform.
  • a monitoring device 15 in particular a camera system
  • upstream or downstream automation systems 16 are very often available, for example sprue cutting 17, centering, separating, feeding stations, box, pallet stacking stations, etc., which are integrated directly into the robot control or industrial system 1 and from there via digital or analog signals or other communication interfaces can be controlled.
  • control electronics or control 19 as shown schematically, the setting or programming being entered and displayed via displays arranged on the devices or the teach box 18.
  • programming or setting can also take place via an external component which is connected to the production means 2 via an interface.
  • Production means 2 of this type are also preferably combined into one or more work cells 20, with the production means 2 within the work cells 20 being able to communicate directly with the machine 4 or via a work cell control 21.
  • the industrial plant can have one or more control rooms 23 in which, in particular, one or more operating units 24 or computers are arranged, with cell phones 25 and / or tablet 26 also being able to be used. So that the plastics-processing production means 2 are supplied with bulk material 12, the corresponding production means 2 can be supplied via a central conveyor system 27, as shown for example in FIG.
  • FIG. 3 shows a detail of the structure of a drying system 29 to illustrate the method for drying bulk material 12, in particular solids such as granules, powder, grains, foils, snippets, or the like, preferably plastic granules in a single or multiple a group of interconnected drying devices 30 and containers 10, 31, in particular material containers 10, 31.
  • solids such as granules, powder, grains, foils, snippets, or the like
  • the means of production are 2, in particular that
  • the drying devices 30 can remove the moist air 34 from the air return line 33 and via a pump / compressor 37 to a
  • a process temperature 40 set for the respective material 12 or bulk material 12 in or in the containers 10, 31 or the loading 41 of the container (s) 10, 31 with material 12 or bulk material 12 or the air volume 42 of the or the drying device 30 is adapted to the drying device (s) 30 or container 10, 31 on the basis of the transmission of at least the material consumption 43 from the consumer 2, preferably one or more plastics processing machines, that is, all consumers or
  • Material consumption or the shot weight per production cycle or the individual or cumulative shot weights for several production cycles are transmitted to the drying device (s) 30 and material container 10, 31, which are further processed by their controller 19, that is to say that the required material consumption 43 is determined or, respectively, from all transmitted data is calculated so that a corresponding control or regulation for increasing or decreasing the required dry bulk material 12 is carried out.
  • the container 10, 31 and / or the drying device 30 can determine or calculate a dwell time 45 of the bulk material 12 present in the memory 36 of the container 10, 31 in order to avoid a storage time 46 that is too short or unnecessarily long for optimal plasticizing and
  • the bulk material 12 is dried for too long and / or too hot, it can lead to the bulk material 12 becoming too dry and no longer optimal from the
  • the controls 19 also set other parameters, such as the type of material or type of plastic, material size, etc.
  • the optimal dwell time is either transferred from a higher-level control or database or in the control 19 of the container 10, 31 or the
  • Drying device 30 is set by the operator or is present in the controller 19 of the container 10, 31 or the drying device 30 in the form of a local database.
  • the most diverse control and regulation methods can be used, in which the top priority is always to provide the plastic processing equipment with a constant bulk material quality. It is possible that in different containers 10, 31, in particular in their reservoir 36, different materials 12 or bulk material 12 is processed, in particular dried, their parameters, in particular the
  • Process temperature 40 can be set for each container 10, 31, i.e. the individual containers 10, 31, which are supplied with different bulk goods 12
  • the consumer or consumers 2 transmits the material throughput 43 or the
  • Drying devices 30 and / or material containers 10, 31 are transmitted.
  • the drying device (s) 30 and / or material container 10, 31 can calculate the dwell time 45 of the material or bulk material 12 present in the container or containers 10, 31 from the transmitted material throughputs or shot weights per production cycle or cycles.
  • the ring buffer 49 is used on the control side to store and manage the time stamps 50, in particular the time stamps 50a to c of the most varied of loading batches 48a to c, and possibly further information, e.g. Size of the loading charge 48a to c, the effective drying time 51a, 51b, 51c of a loading charge 48a to c or
  • Material container 10, 31, results from a material conveying cycle of a Conveyor 9, which is mounted on the material container 10, 31.
  • the current time and optionally further information is stored in an entry in the ring buffer 49.
  • the physical loading batches 48a to c are indicated schematically in FIG. 4 by different orientations of the bulk material grains and are different layers, as schematically separated by dashed lines, in the material container 10, 31.
  • the material moves according to the FIFO (First-In, First- Out) principle through a material container 10, 31.
  • the respective “oldest” loading batch 48a in the ring buffer 49 is used for the calculation of the FIFO (First-In, First- Out)
  • Dwell time 45 of the material is used.
  • the consumer reports the in each injection cycle via different physical variables
  • the dwell time 45a of the bottom material charge 48a in each case in the material container 10, 31, which is used for the injection molding cycle, results from the difference between the current time at the point in time at which the consumer 2 is required and the time stamp 50a of the oldest charge charge in the ring buffer 49.
  • the material consumption is preferably continuous and
  • the air supply for a wide variety of loading batches 48, 48a to 48c can be controlled or regulated, that is to say that several inflow points 54 on the container 10, 31, in particular on the reservoir 36, for the supply of the dried air 34 are arranged so that the required air 34 is fed in for each calculated dwell time 45, 45 a to c of the various loading batches 48, 48 a to c.
  • This makes it possible, for example, to reduce the air supply for the oldest, that is to say the lowest, loading charge 48a and to increase it for the next or next loading charge 48b, 48c.
  • drying device (s) 30 if the predetermined or determined dwell time is not reached or exceeded
  • 45, 45a, 45b, 45c of the material or bulk material 12 different strategies for the drying of the material 12 in the container or containers 10, 31 by predetermined Selection or automatic selection.
  • the material or bulk material 12 different strategies for the drying of the material 12 in the container or containers 10, 31 by predetermined Selection or automatic selection.
  • Process temperature 40 is changed, preferably reduced, to an adjustable or automatically determined value while the dwell time 45, 45a, 45b, 45c predetermined or determined for the respective plastic or bulk material 12 is exceeded in the container or containers 10, 31.
  • a material container 10, 31 equipped with a throttle valve 46 to change the amount of air 47 flowing through this container 10, 31, for the duration of the dwell time specified or determined for the respective material 12 to be exceeded or not reached 45, 45a, 45b, 45c, that
  • predetermined or determined dwell time 45 automatically change the volume of air 42 through the container or containers 10, 31.
  • other drying strategies known from the prior art are also possible. It is also possible that if the dwell time 45 specified or determined for the respective material 12 is not reached, an error can be output after an adjustable or fixed time period.
  • Production means 2 can be designed as so-called stand-alone devices and thus work independently of others.

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Trocknung von Schüttgut (12), insbesondere Feststoffen, wie Granulate, Pulver, Körner, Folien, Schnipsel, o. dgl., vorzugsweise für kunststoffverarbeitende Maschinen, in einem einzelnen oder mehreren zu einem Verbund zusammengeschalteten Trocknungsgeräten (30) und Behältern (10, 31), insbesondere Materialbehältern (10, 31). Je nach verwendetem Material bzw. Schüttgut (12) wird die vom Hersteller spezifizierte oder vom Anwender eingestellte Trocknungszeit (45), insbesondere Verweilzeit (45), entweder von einer übergeordneten Steuerung oder vom Verbraucher (2) übertragen oder in der Steuerung (19) des Behälters (10, 31) oder des Trocknungsgerätes (30) vom Bediener eingestellt oder in der Steuerung (19) des Behälters (10, 31) oder des Trocknungsgerätes (30) in Form einer lokalen Datenbank vorhanden ist, wobei der Verbraucher (2) den Materialverbrauch (43) bzw. das Schussgewicht pro Produktionszyklus oder die individuellen oder kumulierten Schussgewichte für mehrere Produktionszyklen oder andere Werte, die auf den Materialverbrauch (43) schließen lassen, an das oder die Trocknungsgeräte (30) und/oder Materialbehälter (10, 31) direkt oder indirekt über die übergeordnete Steuerung übermittelt, wobei sich jeder Materialbehälter (10, 31) steuerungsseitig aus mehreren Beladungschargen (48, 48a, 48b, 48c) vorzugsweise mit Zeitstempeln (50a, 50b, 50c) zusammensetzt und sich für die jeweils unterste Beladecharge (48, 48a, 48b, 48c), insbesondere Materialcharge, im Materialbehälter (10, 31) die Trocknungs- bzw. Verweilzeit (45) aus der Differenz der aktuellen Zeit der jeweiligen Materialentnahme durch den Verbraucher (2) und dem der vorzugsweise ältesten Beladungscharge (48) zugehörigen Zeitstempel (50a) ergibt.

Description

Verfahren zur Trocknung von Schüttgut, insbesondere Feststoffen, wie
Granulate, Pulver, Körner, Folien, Schnipsel, o. dgl., vorzugsweise
Kunststoffgranulat
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trocknung von Schüttgut insbesondere Feststoffen, wie Granulate, Pulver, Körner, Folien, Schnipsel, o. dgl., insbesondere für die Kunststoffverarbeitende Industrie, wie es in dem Oberbegriff des Anspruches 1 beschrieben ist.
Wie an sich bekannt, müssen vor der Verarbeitung in einer Maschine, beispielsweise in einer Spritzgussmaschine, die meisten Typen von Kunststoff-Granulat getrocknet werden.
Es sind bereits Trocknungsanlagen zur Erzeugung eines getrockneten oder erhitzten gasförmigen Mediumsstromes, insbesondere Luft, für kunststoffverarbeitende Maschinen bekannt, wobei ein oder mehrere Trocknungsbehälter an die
Trocknungsanlage angebunden sind und für die Trocknung des Kunststoffmaterials ein den oder die Trocknungsbehälter durchströmendes, getrocknetes, gasförmiges Medium, insbesondere Luft, vorgesehen ist. Dem oder den Trocknungsbehältern sind eine oder mehrere Prozessheizungen oder Lufterhitzer vorgeschaltet. Die aus dem jeweiligen Trocknungsbehälter austretende Rückluft wird über eine individuelle Rückluftleitung oder eine Sammelleitung für mehrere Trocknungsbehälter wieder der Trocknungsanlage zugeführt.
So ist aus der AT 505 391 B1 ein Verfahren zum Trocknen von Schüttgut, vorzugsweise Kunststoffgranulat, bekannt, bei dem in einem Trocknungsbehälter mittels eines Luftstromes das Schüttgut getrocknet wird. Der aus dem
Trocknungsbehälter austretende Abluft-Luftstrom bzw. die Rückluft wird in einer ein Trocken- bzw. Adsorptionsmittel enthaltenden Trocknungszelle getrocknet, gegebenenfalls das Adsorptionsmittel regeneriert und als Trocken-Luftstrom dem Schüttgut zugeführt. Ein weiteres Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen von feuchten Gasen ist aus der DE 44 37 494 A1 bekannt.
Auch aus der DE 36 25 013 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen von Schüttgut, vorzugsweise Kunststoffgranulat in einem Trocknungsbehälter mittels Trockenluft bekannt. Im Zuge dieses Verfahrens wird die aus dem
Trocknungsbehälter austretende Abluft in einem ein Adsorptionsmittel enthaltenden Trockner getrocknet und dem Schüttgut als Trockenluft wieder zugeführt.
Weiters ist aus der DE 197 57 537 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen und Erhitzen von Luft, die zum Trocknen von Schüttgut dient, bekannt. Diese Vorrichtung besteht im Wesentlichen aus mindestens einer Trockenpatrone bzw. Trocknungszelle, einem nachgeordneten Lufterhitzer, einem nachgeordneten Trocknungsbehälter und einer nachgeordneten Kühlvorrichtung.
Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass eine Trocknungsanlage auch ohne Trockenpatrone, jedoch den anderen Komponenten, also Lufterhitzer und einem nachgeschalteten Trocknungsbehälter bestehen kann.
Auch andere Geometrien der Trocknungspatrone sind möglich, wie beispielsweise aus der EP 2 542 846 B1 und EP 2 542 847 B1 der Anmelderin ersichtlich. Darin ist ein Segmentradtrockner mit einer drehbaren Trommel beschrieben, in der die feuchte Luft aus dem Behälter für das Schüttgut entnommen wird, getrocknet und wieder dem Behälter zugeführt wird.
Nachteilig ist bei allen bekannten Verfahren, dass die benötigte Trocknungsleistung für den jeweiligen Trocknungsbehälter nur indirekt und mit Hilfe von zusätzlichen Sensoren, vorzugsweise Temperaturfühlern, ermittelt werden kann. Notwendige Änderungen in der Trocknungsleistung können nur mit Verzögerung festgestellt werden, da Temperaturfühler naturgemäß ein langsames Ansprechverhalten aufweisen. Das Erkennen eines Trendverlaufes eines Temperaturwertes erfordert überdies einen längeren Beobachtungszeitraum, was eine zusätzliche Verzögerung im Regelverhalten bewirkt. Vorzugsweise wird für die Ermittlung der Trocknungsleistung das Verhalten des Temperaturdifferentials zwischen Vorluft zum und Rückluft vom Materialbehälter verwendet.
Eine schwankende Trocknungsleistung ergibt sich aus unterschiedlichen
Produktionsanforderungen, z.B. wenn zusätzliche Verarbeitungsmaschinen für die Materialversorgung an denselben Trocknungsbehälter angeschlossen werden oder wenn es bei einer Verarbeitungsmaschine zu einem Produktionsstillstand kommt. Ebenso lässt die Beladung eines Trocknungsbehälters mit kaltem oder
feuchtigkeitsgesättigtem Kunststoffmaterial auf eine höhere Trocknungsleistung schließen, obwohl der Materialdurchsatz durch den Trocknungsbehälter unverändert sein kann. Empfindliche Kunststoffmaterialien können bei Übertrocknung eine thermische Schädigung davontragen. Bei zu geringer Trocknung wiederum verursacht die im plastifizierten Materialstrom enthaltene Feuchtigkeit
Qualitätsprobleme, z.b. Schlieren im produzierten Kunststoffteil.
Hersteller von Kunststoffmaterial definieren für den Trocknungsprozess
typischerweise die Verweilzeit und Prozesstemperatur des jeweiligen Materials im getrockneten und/oder auf die entsprechende Temperatur erhitzten gasförmigen Mediumsstrom. Aus Datenblättern der Hersteller können die Restfeuchtewerte des Materials bei einer definierten, nicht zu überschreitenden Anfangsfeuchte der Materialien entnommen werden. Bei der Auslegung einer Trocknungsanlage werden diese Vorgaben selbstverständlich berücksichtigt. So bestimmt sich dadurch die Größe der jeweiligen Materialbehälter und die benötigte Luftleistung der
Trocknungsgeräte. Im Betrieb wird dann von der Einhaltung der Verweilzeit des Materials ausgegangen, da keine einfache Feststellung der tatsächlichen Verweilzeit möglich ist. Sollten mehr Verbraucher an einen Materialbehälter angeschlossen werden, als ursprünglich vorgesehen und entsprechend ausgelegt, tritt im Folgenden eine Unterschreitung der Verweilzeit des Materials ein. Ein nicht ordnungsgemäßer Betrieb einer Trocknungsanlage zeigt sich erst an fehlerhaft produzierten Teilen. Vorteilhaft wäre somit das Wissen der tatsächlichen Verweilzeit des Materials im T rocknungsbehälter. Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zur Trocknung von Schüttgut, insbesondere Feststoffen, wie Granulate, Pulver, Körner, Folien, Schnipsel, o. dgl., vorzugsweise Kunststoffgranulat, der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der einerseits die zuvor beschriebenen Nachteile vermieden werden und andererseits die Materialqualität des zur Verfügung zu stellenden Schüttgutes konstant zu halten bzw. zu erhöhen.
Die Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass je nach verwendetem Material bzw. Schüttgut die vom Fiersteller spezifizierte oder vom Anwender eingestellte Trocknungszeit, insbesondere Verweilzeit (45), entweder von einer übergeordneten Steuerung oder vom Verbraucher übertragen oder in der Steuerung des Behälters oder des Trocknungsgerätes vom Bediener eingestellt wird oder in der Steuerung des Behälters oder des Trocknungsgerätes in Form einer lokalen Datenbank vorhanden ist, wobei der Verbraucher den Materialverbrauch bzw. das Schussgewicht pro Produktionszyklus oder die individuellen oder
kumulierten Schussgewichte für mehrere Produktionszyklen oder andere Werte, die auf den Materialverbrauch schließen lassen, an das oder die Trocknungsgeräte und/oder Materialbehälter direkt oder indirekt über die übergeordnete Steuerung übermittelt, wobei sich jeder Materialbehälter steuerungsseitig aus mehreren
Beladungschargen vorzugsweise mit Zeitstempeln zusammensetzt und sich für die jeweils unterste Beladecharge, insbesondere Materialcharge, im Materialbehälter die Trocknungs- bzw. Verweilzeit aus der Differenz der aktuellen Zeit der jeweiligen Materialentnahme durch den Verbraucher und dem der vorzugsweise ältesten Beladungscharge zugehörigen Zeitstempel ergibt. Für eine hohe Qualität der
Spritzgussteile ist es wesentlich, dass die für das jeweilige Schüttgut notwendige und durch die Datenblätter der Materialhersteller vorgegebene Verweilzeit oder
Trocknungszeit für jede vom Verbraucher, vorzugsweise einer oder mehrerer kunststoffverarbeitender Maschinen, benötigte Materialcharge präzise berechnet und somit überwacht werden kann. Bei einer zu langen Verweilzeit, die sich durch einen Stillstand des oder der Verbraucher oder prozessbedingt durch geringeren
Materialverbrauch eines oder mehrerer Verbraucher ergibt, können unterschiedliche, bereits bekannte Strategien zur Anpassung des Trocknungsprozesses eingeleitet werden. So können die eingestellten Prozesstemperaturen im oder in den Behältern oder die Beladung des oder der Behälter mit Material bzw. Schüttgut oder die
Luftmenge des oder der Trocknungsgeräte an Hand der Übermittlung zumindest des Materialverbrauches vom Verbraucher, an das oder die Trocknungsgeräte oder Materialbehälter, automatisch angepasst werden. Neu ist, dass auch eine zu kurze Verweilzeit und somit eine mögliche Untertrocknung des Materials erkannt werden kann. Dieser Fall tritt dann auf, wenn die Verbraucher zu viel Material aus dem oder den Trocknungsbehältern abrufen und die durch die Materialhersteller spezifizierte Verweil- oder Trocknungszeit des Materials nicht mehr eingehalten werden kann. Wenn sich geräte- und baugrößenbedingt keine Erhöhung der Trockenluftmenge oder höhere Beladung der Materialbehälter erreichen lässt, ist ein möglicher
Fehlerzustand gegeben, der entsprechend dem oder den Verbrauchern oder
Anwendern angezeigt werden muss. Vorteilhaft ist hierbei, dass aus den von der kunststoffverarbeitenden Maschine gemeldeten Verbrauchsdaten, z.B. Schussgewicht pro Zyklus oder
Materialverbrauch pro Einheit und den, im oder in den Materialbehältern oder im oder in den Trocknungsgeräten steuerungsseitig verwalteten Beladungschargen des oder der Materialbehälter, die Verweilzeit des Schüttguts im Trocknungsbehälter berechnet werden kann. Die Berechnung der Verweilzeit beruht auf dem First-In- First-out Durchlaufprinzip von Schüttgut im Trocknungsbehälter, sowie der
ermittelten oder eingestellten, jedenfalls bekannten Größe von Behälter und dem Schüttgut-Fördergerät für die Beladung des Behälters. Typischerweise sind
Schüttgut-Fördergeräte wesentlicher kleinvolumiger, als Trocknungsbehälter, z.B. im Verhältnis 1 :20 bis zu 1 :60 oder sogar darüber. Steuerungsseitig setzt sich ein Trocknungsbehälter somit aus mehreren Beladungschargen zusammen, die mit einem Zeitstempel versehen und in einem Ringpuffer gehalten werden. Die Größe des Ringpuffers, also die Anzahl der Zeileneinträgen, entspricht ungefähr dem
Verhältnis Größe vom Trocknungsbehälter zu Größe des Schüttgut-Fördergerätes. Die jeweils„älteste“ Beladungscharge im Ringpuffer wird für die Berechnung der Verweilzeit des Materials herangezogen. Bei einem diskontinuierlichen Betrieb, wie er beispielsweise bei einer Spritzgießmaschine vorliegt, meldet der Verbraucher bei jedem Spritzzyklus über unterschiedliche physikalische Größen den entsprechenden Materialverbrauch. Die Verweilzeit der jeweils untersten Materialcharge im Materialbehälter, die für den Spritzgießzyklus verwendet wird, ergibt sich aus der Differenz der aktuellen Zeit zum Zeitpunkt des Bedarfs des Verbrauchers und dem Zeitstempel der ältesten Beladungscharge im Ringpuffer. Bei einem kontinuierlichen Materialverbrauch, wie es beispielsweise bei Extrusionsanlagen vorliegt, erfolgt die Meldung des Verbrauchers entweder zyklisch von Zeit zu Zeit oder wenn sich eine Änderung im Materialverbrauch ergibt. Ein derartiges Verfahren zum Trocknen von Schüttgut wird allgemein in der Kunststoffverarbeitungstechnik, insbesondere für das Spritzgießen und in der Extrusionstechnik, eingesetzt, wobei die Information des benötigten Schüttgutes entsprechend angepasst wird, d.h., dass bei der
Spritzgießtechnik nach jeden Spritzgießzyklus erfolgen kann, wogegen in der Extrusionstechnik kontinuierlich zu einstellbaren Zeiten die Übermittlung erfolgt.
Um die Verweilzeit auf dem vom Hersteller vorgegebenen Wert zu halten und somit eine Übertrocknung oder einen unnötig hohen Energieaufwand zu verhindern, können in Abhängigkeit der Ausstattung des Trocknungsgerätes und der
Trocknungsbehälter unterschiedliche Strategien für die Anpassung der
Trocknungsleistung oder Luftdurchströmung gewählt werden. Diese Strategien können manuell durch vorgegebene Selektion oder automatisch ausgewählt werden. Ebenso ist eine beliebige Kombination dieser Strategien möglich.
Im Standardfall wird bei Überschreitung der für den jeweiligen Kunststoff bzw.
Schüttgut vorgegebenen oder ermittelten Verweilzeit in dem oder den Behältern die Prozesstemperatur auf einen einstellbaren oder automatisch bestimmten Wert verändert, vorzugsweise verringert. Dadurch wird erreicht, dass bei zu geringer Materialanforderung und somit zu langer Verweilzeit im Behälter die Temperatur für das Schüttgut bzw. den Kunststoff reduziert wird, sodass ein Austrocknen des im Behälter befindlichen Kunststoffes verhindert wird. Dies kann oftmals dann auftreten, wenn während des Prozesszyklus bei einem oder mehreren Verbrauchern ein Fehler auftritt oder diese abgeschaltet wurden oder ein Produktionsstopp auftrat. Bei vielen übertrockneten Kunststoffen tritt eine thermische Degradation auf, die zu einem fehlerhaften Kunststoffteil führen, z.B. Festigkeitsverlust, Versprödung, Verfärbung oder Rissbildung. Außerdem können im Kunststoff gebundene Zusatzstoffe oder Additive durch Übertrocknung freigesetzt werden, die über die Rückluftleitung in das Trocknungsgerät zurückgelangen und dort den Trocknungsprozess durch Verkleben und Blockieren von Filtern und Trockenmittel eine negative Auswirkung hervorrufen können.
Eine weitere Strategie besteht darin, die Luftmenge durch den Silo mit Hilfe einer Klappe, die ähnlich einem Proportionalventil funktioniert und typischerweise im Vorluftstrom platziert ist, zu regulieren. Das verringert zwar nicht die Verweilzeit des Materials im Trocknungsbehälter, passt jedoch die Luftmenge an, die beim jeweiligen Material vorbeiströmt und schränkt damit die Aufnahmefähigkeit von Feuchtigkeit aus dem Material ein. Die überschüssige Luft wird über ein Bypass-Ventil dem
Trocknungsgerät zurückgeführt. Da diese Luft nicht mit Feuchtigkeit beladen ist, entsteht im Trocknungsgerät kein energetischer Aufwand für die Entfeuchtung.
Bei einem oder mehreren Trocknungsgeräten, die mit einem Frequenzumrichter zur Veränderung des Luftvolumens ausgestattet sind, kann die Luftmenge direkt beeinflusst, somit verringert oder vergrößert werden und somit einen ähnlichen Effekt wie die Klappe bewirken.
Eine weitere Methode beeinflusst direkt die Menge an Schüttgut im Speicher des Behälters. Somit wird bei Erhöhung des Materialverbrauches im nächsten bzw. den nächsten Prozesszyklen das Volumen im Speicher erhöht, wogegen bei
Verringerung des benötigten Schüttgutes das Volumen im Speicher abgebaut wird, um ein zu langes Verharren des Schüttgutes im Speicher zu verhindern, d.h., dass das Ladevolumen des Behälters ständig an die benötigte Menge angepasst wird, wogegen im Stand der Technik darauf geachtet wird, dass immer ausreichend Schüttgut vorhanden ist und das Ladevolumen konstant gehalten wird.
Ein wesentlicher Vorteil ergibt sich auch daraus, dass auch eine zu kurze Verweilzeit des Materials erkannt werden kann und dem Bediener nach Ablauf einer
einstellbaren oder fix vorgegebenen Zeit eine entsprechende Fehlermeldung angezeigt wird.
Von Vorteil sind die Maßnahmen, bei denen sowohl der Verbraucher, vorzugsweise eine oder mehrere Spritzgießmaschinen, als auch das oder die Trocknungsgeräte und Materialbehälter autark voneinander funktionieren und über Kommunikationsschnittstellen miteinander verbunden sind. Dadurch ist es möglich, dass die Trocknungsgeräte und Materialbehälter zur jeweiligen
Verarbeitungsmaschine gebracht werden können, sodass eine optimale
Schüttgutversorgung für sämtliche Arbeitszellen in der Industrieanlage gewährleistet ist.
Vorteilhaft ist auch, dass das oder die Trocknungsgeräte und Materialbehälter aus den übermittelten Materialdurchsätzen bzw. Schussgewichten pro Produktionszyklus oder -zyklen die Verweilzeit des in dem oder den Behältern vorhandenen Materials bzw. Schüttgut berechnet. Dadurch wird erreicht, dass die den
Schüttgutverarbeitenden Geräten, insbesondere den Spritzgiessmaschinen, eine optimale Schüttgutqualität für die Weiterverarbeitung zur Verfügung gestellt wird. Dies ist insofern von Vorteil, da bei Spritzgießbauteilen die Plastifizierung des Schüttgutes wesentlich ist, sodass kein übertrocknetes Schüttgut, was bei einer zu langen Verweilzeit im Behälter entsteht, oder zu feuchtes Schüttgut, was bei zu kurzer Verweilzeit im Behälter verursacht wird, an die kunststoffverarbeitenden Maschinen gefördert wird.
Von Vorteil sind die Maßnahmen, bei der sowohl der Verbraucher, vorzugsweise eine oder mehrere Spritzgießmaschinen, als auch das oder die Trocknungsgeräte und Materialbehälter autark voneinander funktionieren und über
Kommunikationsschnittstellen miteinander verbunden sind. Dadurch kann jederzeit eine Berechnung der Verweilzeit oder anderer Zustände unabhängig vom
Produktionszyklus des Verbrauchers ermittelt bzw. berechnet werden.
Es sind die Maßnahmen von Vorteil, bei der die Steuerung oder Steuerungen des oder der Trocknungsgeräte oder des oder der Materialbehälter die jeweiligen Einträge zu den Beladungschargen, zumindest die Zeitstempel in Form eines Ringpuffers hält. Dadurch wird erreicht, dass von der Steuerung jederzeit ein
Abgleich mit dem vom Hersteller vorgegebenen Verweilzeiten durchführen und reagieren kann, um für die bestmögliche Qualität des herzustellenden Kunststoffteils die vorgegebenen Verweilzeiten einzuhalten. Von Vorteil sind die Maßnahmen, bei denen sich eine neue Beladungscharge und somit ein Eintrag im Ringpuffer für einen bestimmten Materiabehälter durch einen Förderzyklus des für die Beladung dieses Materialbehälters zugehörigen Schüttgut- Fördergerätes (9) ergibt. Dadurch wird erreicht, dass in einem Förderzyklus mehr Schüttgut zum Trocknen in den Speicher befördert werden kann als bei einem Fierstellungszyklus bzw. Spritzgießzyklus der Spritzgießmaschine benötigt wird.
Vorteilhaft sind die Maßnahmen, bei denen von der jeweils ältesten
Beladungscharge im Ringpuffer der vom Verbraucher übermittelte aktuelle
Materialverbrauch solange abgezogen wird, bis diese Beladungscharge vollständig aufgebraucht ist, wobei anschließend die nächstälteste Beladungscharge, also der nächste Eintrag im Ringpuffer für die Berechnung herangezogen wird. Dadurch kann einerseits die aufgebrauchte Beladecharge für Qualitätsaufzeichnungen zu den hergestellten Kunststoffteilen zugeordnet werden und andererseits ist zu jedem Zeitpunkt die Materialmenge einer, insbesondere der ältesten, Beladecharge bekannt, sodass von der Steuerung festgestellt werden kann, ob der nächsten Fierstellungszyklus noch mit der ältesten Beladecharge durchgeführt werden kann oder ob weiteres Material von der nächsten Beladecharge herangezogen wird. Sollte dabei jedoch die nächste Beladecharge noch nicht die notwendige Verweilzeit erreicht haben, so kann von der Steuerung eine entsprechende Meldung
ausgegeben werden, sodass entweder der Fierstellungszyklus gestoppt wird oder das hergestellte Teil vorgemerkt bzw. gekennzeichnet wird, um dieses nachträglich einer Qualitätsüberprüfung zu unterziehen.
Es sind aber auch die Maßnahmen von Vorteil, bei denen sich die minimale Anzahl an Beladungschargen eines Ringpuffers aus dem Verhältnis des Volumens des Materialbehälters und des Volumens des zugehörigen Schüttgut-Fördergerätes ergibt.
Vorteilhaft sind die Maßnahmen, bei denen sich aus dem Volumen des, einem Materialbehälter zugeordneten Schüttgut-Fördergerätes, die physische Größe einer Beladungscharge ergibt, von der der vom Verbraucher übermittelte
Materialverbrauch jeweils abgezogen wird. Es sind aber auch die Maßnahmen von Vorteil, bei denen das oder die Trocknungsgeräte bei Unter- oder Überschreitung der vorgegebenen oder ermittelten Verweilzeit des Materials bzw. Schüttguts unterschiedliche Strategien für die
Trocknung des Materials in dem oder den Behältern durch vorgegebene Selektion oder automatisch auswählen kann. Dadurch wird erreicht, dass die vorgegebene Verweilzeit des verwendeten Granulates nicht überschritten wird und somit die bestmögliche Qualität des erzeugten Spritzgießteils gewährleistet ist.
Von Vorteil sind die Maßnahmen, bei denen die Prozesstemperatur während der Dauer einer Überschreitung der für den jeweiligen Kunststoff bzw. Schüttgut vorgegebenen oder ermittelten Verweilzeit in dem oder den Behältern auf einen einstellbaren oder automatisch bestimmten Wert verändert, vorzugsweise verringert wird. Dadurch wird verhindert, dass das Schüttgut im Materialbehälter zu trocken wird.
Vorteilhaft sind die Maßnahmen, bei denen das oder die Trocknungsgeräte, das oder die mit einem Frequenzumrichter zur Veränderung des Luftvolumens bzw.
Luftmenge ausgestattet sind, während der Dauer einer Unter- oder Überschreitung der für das jeweilige Material vorgegebenen oder ermittelten Verweilzeit, das
Luftvolumen durch den oder die Behälter automatisch verändern.
Es sind die Maßnahmen von Vorteil, bei denen ein mit einer Drosselklappe, zur Veränderung der durch diesen Behälter strömenden Luftmenge (47), ausgestatteter Materialbehälter, während der Dauer einer Unter- oder Überschreitung der für das jeweilige Material vorgegebenen oder ermittelten Verweilzeit, das Luftvolumen durch den Behälter automatisch verändert. Dadurch wird ein einfacher und effektiver Aufbau erreicht.
Von Vorteil sind die Maßnahmen, bei denen die Materialvorlage bzw. die Menge des Schüttguts in dem oder den Materialbehältern automatisch an die vorgegebene Verweilzeit angepasst werden kann, um so für das jeweilige Material eine optimale und konstante Verweilzeit im Materialbehälter zu erreichen. Es sind aber auch die Maßnahmen von Vorteil, bei denen bei Unterschreiten der für das jeweilige Material vorgegebenen oder ermittelten Verweilzeit, nach einer einstellbaren oder fest vorgegebenen Zeitdauer eine Fehlerausgabe erfolgen kann. Dadurch wird verhindert, dass einerseits die mit diesem Material hergestellten Produkte nachträglich auf ihre Qualität kontrolliert wird oder dass das entsprechende Material oder Kunststoffteile entsorgt werden.
Schließlich sind die Maßnahmen von Vorteil, bei denen die Größe des oder der Behälter einstellbar oder ermittelbar ist und somit die Gesamtvorlage von Material in dem oder den Behältern ermittelt werden kann. Dadurch können bei gleicher Ausbildung des Behälters jedoch unterschiedliche maximale Volumsmengen an einzufüllenden Material definiert werden, d.h., dass ein standardisierter Speicher im Behälter für die unterschiedlichsten Ausführungen verwendet wird, jedoch über die Einstellungen eine andere Größe des Behälters definiert werden kann.
Grundsätzlich ist zu erwähnen, dass die zuvor beschriebenen Verfahrensabläufe beliebig miteinander kombinierbar sind.
Die Erfindung wird an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei die Erfindung nicht auf die gezeigten Darstellungen, insbesondere den Aufbau und die Zusammensetzung der Anlagen, begrenzt ist.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Übersichtbild einer kunststoffverarbeitenden Industrieanlage in einer Arbeitszelle, in vereinfachter, schematischer Darstellung;
Fig. 2 eine schaubildliche Darstellung einer Kunststoffindustrieanlage deren
Produktionsmittel als Bestandteil einer Zentralförderanlage verbunden sind, in vereinfachter, schematischer Darstellung.
Fig. 3 eine Detailansicht eines schematischen Aufbaus der Trocknungsanlage, in vereinfachter, schematischer Darstellung. Fig. 4 eine schaubildliche Darstellung eines Materialbehälters einer
Trocknungsanlage mit mehreren Beladechargen, in vereinfachter,
schematischer Darstellung;
Fig. 5 eine weitere schaubildliche Darstellung einer Ausführungsvariante eines
Materialbehälters einer Trocknungsanlage mit mehreren Einströmpunkte für die Zuführung der Luft in unterschiedliche Bereiche, insbesondere zu den Beladechargen, in vereinfachter, schematischer Darstellung
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlichen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen
Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw.
gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die beschriebene Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Auch können Einzelmerkmale oder Merkmals
kombinationen aus den gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige erfinderische Lösungen darstellen.
In den Fig. 1 bis 5 ist eine Industrieanlage 1 für Kunststoffanwendungen gezeigt, bei der die einzelnen Produktionsmittel 2 zum Erzeugen eines oder mehrerer
Produkte/Flalbprodukte oder Spritzgießteile 3 zusammen geschaltet sind.
Beispielsweise ist es möglich, dass für die Herstellung eines Spritzgießteils 3
Kunststoffgranulat oder -pulver über ein Granulatfördergerät 9 und eventuell über ein Dosiergerät 1 1 oder aus einem Granulattrockner 10 der Verarbeitungsmaschine 4 zugeführt wird. Über ein Temperiergerät 13 und/oder Kühlgerät kann die
Spritzgussform 7 durch Zuführung eines Temperiermediums auf Betriebstemperatur gehalten werden bzw. entsprechend geheizt oder gekühlt werden, sodass eine optimale Verarbeitung des Kunststoffgranulates oder -pulvers, welches zum
Einspritzen in die Spritzgussform 7 plastifiziert werden muss, ermöglicht wird.
Zusätzlich kann die Anlage eine Überwachungsvorrichtung 15, insbesondere ein Kamerasystem, aufweisen, um eine automatische Qualitätskontrolle des erzeugten Produktes 3 durchführen zu können. Ebenso sind sehr häufig vor- bzw. nachgeschaltete Automatisierungsanlagen 16 vorhanden, z.B. Angußabschneide- 17, Zentrier-, Vereinzelungs-, Zuführstationen, Kisten-, Palettenstapelstationen, etc., die direkt in die Robotersteuerung bzw. Industrieanlage 1 eingebunden und von dieser über digitale oder analoge Signale oder andere Kommunikationsschnittstellen gesteuert werden. Die Erstellung der Ablauf- und Steuerlogik für den Roboter 5 bzw. Handhabungsautomat 5 und etwaige angeschlossene Automatisierungs
komponenten 16 bzw. -anlagen erfolgt typischerweise im Teach-In-Verfahren, wozu eine entsprechende Teachbox 18 bzw. Robotsteuerung eingesetzt werden kann.
Damit die einzelnen Geräte eingestellt bzw. programmiert werden können, weisen diese vorzugsweise eine Steuerelektronik bzw. Steuerung 19, wie schematisch eingezeichnet, auf, wobei die Einstellung bzw. Programmierung über an den Geräten angeordneten Displays oder der Teachbox 18 eingegeben und angezeigt wird.
Selbstverständlich ist es möglich, dass auch über eine externe Komponente, die über eine Schnittstelle mit den Produktionsmitteln 2 verbunden ist, die Programmierung bzw. Einstellung erfolgen kann.
Der vollständigkeitshalber wird des Weiteren erwähnt, dass sämtliche Geräte mit entsprechenden Leitungen, insbesondere Spannungsversorgungen, Netzwerk- und Verbindungsleitungen, Flüssigkeitsversorgungsleitungen, Materialleitungen usw. verbunden sind, die in der gezeigten Darstellung der übersichtshalber nicht dargestellt wurden. Auch werden derartige Produktionsmittel 2 vorzugsweise zu einer oder mehreren Arbeitszellen 20 zusammengefasst, wobei die Kommunikation der Produktionsmittel 2 innerhalb der Arbeitszellen 20 direkt mit der Maschine 4 oder über eine Arbeitszellensteuerung 21 erfolgen kann. Dabei kann die Industrieanlage einen oder mehreren Control Rooms 23, in dem insbesondere eine oder mehrere Bedieneinheiten 24 bzw. Computer angeordnet ist, wobei auch über Handys 25 und/oder Tablett 26, eingesetzt werden können. Damit die kunststoffverarbeitenden Produktionsmittel 2 mit Schüttgut 12 versorgt werden, können die entsprechenden Produktionsmittel 2 über eine Zentralförderanlage 27, wie diese beispielsweise in Fig. 2 dargestellt ist, über entsprechende Versorgungsleitungen 28 versorgt werden. Dabei ist in Fig. 3 ein Detail des Aufbaus einer Trocknungsanlage 29 zur Darstellung des Verfahrens zur Trocknung von Schüttgut 12, insbesondere Feststoffen, wie Granulate, Pulver, Körner, Folien, Schnipsel, o. dgl., vorzugsweise Kunststoffgranulat in einem einzelnen oder mehreren zu einem Verbund zusammengeschalteten Trocknungsgeräten 30 und Behältern 10, 31 , insbesondere Materialbehälter 10, 31 , gezeigt.
Wie zuvor bereits erwähnt, sind die Produktionsmittel 2, insbesondere das
Trocknungsgerät 30 und der Behälter 10, 31 über eine Leitung 22 zur
Kommunikation über deren Steuerungen 19 verbunden, wobei die Steuerung 19 die einzelnen Komponenten, Sensoren steuert bzw. regelt. Weiters sind alle in der Trocknungsanlage 29 befindlichen Trocknungsgeräte 30 und Behälter 10, 31 über eine Luft-Zuleitung 32 und Luft-Rückleitung 33 miteinander verbunden. Dabei wird von den Trocknungsgeräten 30 die feuchte Luft 34 entfeuchtet und anschließend trockene Luft 34 in die Luft-Zuleitung 32 eingespeist, sodass diese von den Behältern 10, 31 zur Trocknung des Schüttgutes 12 entnommen und über eine Prozessheizung 35 entsprechend aufgeheizt und anschließend durch den mit Granulat 12 befüllten Speicher 36 hindurch gefördert wird, sodass die Luft 34 die Feuchtigkeit des
Schüttgut 12 aufnehmen kann, worauf die feuchte Luft 34 in die Luft-Rückleitung 33 eingespeist wird. Damit können die Trocknungsgeräte 30 die feuchte Luft 34 aus der Luft-Rückleitung 33 entnehmen und über eine Pumpe/Verdichter 37 an eine
Entfeuchtungseinheit 38 fördern, der die Feuchtigkeit in der Luft 34 entfernt. Für die Entnahme und Einspeisung der Luft 34 sind die einzelnen Geräte mit Klappen oder Ventilen 39 ausgestattet, die über die Steuerung 19 entsprechend angesteuert werden.
Erfindungsgemäß ist nunmehr vorgesehen, dass eine für das jeweilige Material 12 bzw. Schüttgut 12 eingestellte Prozesstemperatur 40 im oder in den Behältern 10, 31 oder die Beladung 41 des oder der Behälter 10, 31 mit Material 12 bzw. Schüttgut 12 oder die Luftmenge 42 des oder der Trocknungsgeräte 30 an Hand der Übermittlung zumindest des Materialverbrauches 43 vom Verbraucher 2, vorzugsweise einer oder mehrerer kunststoffverarbeitender Maschinen an das oder die Trocknungsgeräte 30 oder Behälter 10, 31 , angepasst wird, d.h., dass sämtliche Verbraucher bzw.
Produktionsmittel, die Schüttgut 12 benötigen bzw. verarbeiten den Materialverbrauch 43 mitteilen, sodass der Trocknungsprozess von dem oder den Trocknungsgeräten 30 oder Behältern 10, 31 entsprechend an die Gegebenheiten angepasst werden kann.
Damit eine reibungslose Versorgung mit ausreichend trockenen Schüttgut 12 gewährleistet werden kann, werden von den Verbrauchern 2 deren
Materialverbrauch bzw. das Schussgewicht pro Produktionszyklus oder die individuellen oder kumulierten Schussgewichte für mehrere Produktionszyklen an das oder die Trocknungsgeräte 30 und Materialbehälter 10, 31 übermittelt, die von deren Steuerung 19 weiterverarbeitet werden, d.h., dass aus sämtlich übermittelten Daten der benötigte Materialverbrauch 43 ermittelt bzw. berechnet wird, sodass eine entsprechende Steuerung bzw. Regelung zur Erhöhung oder Verringerung des benötigten trockenen Schüttgutes 12 vorgenommen wird. Dabei kann der Behälter 10, 31 und/oder das T rocknungsgerät 30 eine Verweilzeit 45 des im Speicher 36 des Behälters 10, 31 vorhandenen Schüttgutes 12 ermitteln bzw. berechnen, um eine zu kurze oder unnötig lange Lagerzeit 46 für eine optimale Plastifizier- und
Materialeigenschaft des Schuttgutes 12 zu verhindern. Wird nämlich das Schüttgut 12 beispielsweise zu lange und/oder zu heiß getrocknet, so kann es dazu führen, dass das Schüttgut 12 zu trocken wird und nicht mehr optimal von den
kunststoffverarbeitenden Maschinen verarbeitet werden kann, was zu fehlerhaften Produktionsteilen führen kann. Dabei werden von den Steuerungen 19 noch weitere Parameter, wie die Materialart bzw. Typ des Kunststoffes, Materialgröße, usw.
miteinbezogen.
Dabei ist es wesentlich, dass je nach verwendetem Material bzw. Schüttgut 12 die optimale Verweilzeit entweder von einer übergeordneten Steuerung oder Datenbank übertragen oder in der Steuerung 19 des Behälters 10, 31 oder des
Trocknungsgerätes 30 vom Bediener eingestellt wird oder in der Steuerung 19 des Behälters 10, 31 oder des Trocknungsgerätes 30 in Form einer lokalen Datenbank vorhanden ist.
Wie zuvor erwähnt, können die unterschiedlichsten Steuer und Regelverfahren angewandt werden, bei denen immer das oberste Ziel ist, eine gleichbleibende Schüttgutqualität den kunststoffverarbeitenden Geräten zur Verfügung zu stellen. Dabei ist es möglich, dass in unterschiedlichen Behältern 10, 31 , insbesondere in deren Speicher 36, verschiedene Materialien 12 bzw. Schüttgut 12 verarbeitet, insbesondere getrocknet wird, deren Parameter, insbesondere die
Prozesstemperatur 40 je Behälter 10, 31 eingestellt werden kann, d.h., dass die einzelnen mit unterschiedlichen Schüttgut 12 versorgten Behälter 10, 31
unterschiedliche Parameter aufweisen können, die unabhängig voneinander geregelt bzw. gesteuert werden, sodass immer ein Schüttgut 12 mit konstant gleich guter Qualität für die Weiterarbeitung zur Verfügung gestellt wird. Dabei ist es auch möglich, dass mehrere Behälter 10, 31 in der Trocknungsanlage 29 parallel geschaltet sind, da damit mehr Material 12 und somit mehr Verbraucher gleichzeitig versorgt werden können.
Wie in Figur 3 schematisch durch einen strichlierten Pfeil 43 im Bereich der Leitung 22 übermittelt der oder die Verbraucher 2 den Materialdurchsatz 43 bzw. das
Schussgewicht pro Produktionszyklus oder die individuellen oder kumulierten
Schussgewichte für mehrere Produktionszyklen oder andere Werte, die direkt oder indirekt auf den Materialdurchsatz schließen lassen, an das oder die
Trocknungsgeräte 30 und/oder Materialbehälter 10, 31 übermittelt. Dadurch kann das oder die Trocknungsgeräte 30 und/oder Materialbehälter 10, 31 aus den übermittelten Materialdurchsätzen bzw. Schussgewichten pro Produktionszyklus oder -zyklen die Verweilzeit 45 des in dem oder den Behältern 10, 31 vorhandenen Materials bzw. Schüttguts 12 berechnet.
In Figur 4 wird schematisch der Zusammenhang zwischen Ringpuffer 49 und
Beladecharge 48, 48a, 48b, 48c dargestellt. Der Ringpuffer 49 dient steuerungsseitig zur Speicherung und Verwaltung der Zeitstempel 50, insbesondere der Zeitstempel 50a bis c der unterschiedlichsten Beladechargen 48a bis c, und möglicherweise weiterer Informationen, z.B. Größe der Beladecharge 48a bis c, der effektiven T rocknungsdauer 51 a,51 b,51 c einer Beladecharge 48a bis c oder
Zusatzinformationen 53a, 53b, 53c, der Beladechargen 48a bis c. Eine neue
Beladecharge 48, steuerungsseitig im Ringpuffer 49 und physisch im
Materialbehälter 10, 31 , ergibt sich durch einen Materialförderzyklus eines Fördergerätes 9, welches auf dem Materialbehälter 10, 31 montiert ist. Dabei wird die aktuelle Zeit und optional weitere Informationen in einem Eintrag im Ringpuffer 49 abgelegt. Die physischen Beladechargen 48a bis c werden in Figur 4 schematisch durch unterschiedliche Orientierung der Schüttgutkörner angedeutet und sind unterschiedliche Schichten, wie mit strichlierten Linien schematisch getrennt, im Materialbehälter 10, 31. Das Material bewegt sich konstruktionsbedingt nach dem FIFO (First-In, First-Out) Prinzip durch einen Materialbehälter 10, 31. Die jeweils „älteste“ Beladungscharge 48a im Ringpuffer 49 wird für die Berechnung der
Verweilzeit 45 des Materials herangezogen. Bei einem diskontinuierlichen Betrieb, wie er beispielsweise bei einer Spritzgießmaschine vorliegt, meldet der Verbraucher bei jedem Spritzzyklus über unterschiedliche physikalische Größen den
entsprechenden Materialverbrauch. Die Verweilzeit 45a der jeweils untersten Materialcharge 48a im Materialbehälter 10, 31 , die für den Spritzgießzyklus verwendet wird, ergibt sich aus der Differenz der aktuellen Zeit zum Zeitpunkt des Bedarfs des Verbrauchers 2 und dem Zeitstempel 50a der ältesten Beladungscharge im Ringpuffer 49.
Wird eine derartige Trocknungsanlage für den Betrieb einer Extrusionsanlage eingesetzt, so wird der Materialverbrauch vorzugsweise kontinuierlich und
voreinstellbaren Zeitabständen übermittelt, um die Verweilzeit 45 zu ermitteln.
Weiters ist es möglich, wie in Fig. 5 schematisch dargestellt, dass die Luftzuführung für die unterschiedlichsten Beladechargen 48,48a bis 48c gesteuert bzw. geregelt werden kann, d.h., dass am Behälter 10,31 , insbesondere am Speicher 36, mehrere Einstrompunkte 54 für die Zufuhr der getrockneten Luft 34 angeordnet sind, sodass je berechnete Verweilzeit 45,45a bis c der verschiedensten Beladechargen 48,48a bis c die benötigte Luft 34 eingespeist wird. Dadurch ist es beispielsweise möglich, dass die Luftzufuhr für die ältestes, also unterste, Beladecharge 48a reduziert wird und für die nächste bzw. nächsten Beladechargen 48b, 48c erhöht werden.
Wie zuvor ausgeführt, ist es möglich, dass das oder die Trocknungsgeräte 30 bei Unter- oder Überschreitung der vorgegebenen oder ermittelten Verweilzeit
45, 45a, 45b, 45c des Materials bzw. Schüttguts 12 unterschiedliche Strategien für die Trocknung des Materials 12 in dem oder den Behältern 10, 31 durch vorgegebene Selektion oder automatisch auswählen kann. Dabei kann beispielsweise die
Prozesstemperatur 40 während der Dauer einer Überschreitung der für den jeweiligen Kunststoff bzw. Schüttgut 12 vorgegebenen oder ermittelten Verweilzeit 45, 45a, 45b, 45c in dem oder den Behältern 10, 31 auf einen einstellbaren oder automatisch bestimmten Wert verändert, vorzugsweise verringert wird. Es ist aber auch möglich, dass ein mit einer Drosselklappe 46, zur Veränderung der durch diesen Behälter 10,31 strömenden Luftmenge 47, ausgestatteter Materialbehälter 10,31 , während der Dauer einer Unter- oder Überschreitung der für das jeweilige Material 12 vorgegebenen oder ermittelten Verweilzeit 45, 45a, 45b, 45c, das
Luftvolumen durch den Behälter automatisch verändert. Dabei ist es auch möglich, dass das oder die Trocknungsgeräte 30, das oder die mit einem Frequenzumrichter zur Veränderung des Luftvolumens bzw. Luftmenge 42 ausgestattet sind, während der Dauer einer Unter- oder Überschreitung der für das jeweilige Material
vorgegebenen oder ermittelten Verweilzeit 45 das Luftvolumen 42 durch den oder die Behälter 10, 31 automatisch verändern. Selbstverständlich sind noch weitere aus dem Stand der Technik bekannte Strategien für die Trocknung möglich. Auch ist es möglich, dass bei Unterschreiten der für das jeweilige Material 12 vorgegebenen oder ermittelten Verweilzeit 45, nach einer einstellbaren oder fest vorgegebenen Zeitdauer eine Fehlerausgabe erfolgen kann.
Der Vollständigkeitshalber wird darauf hingewiesen, dass alle Geräte bzw.
Produktionsmittel 2 als sogenannte Stand-Alone-Geräte ausgebildet sein können und somit unabhängig von anderen autark arbeiten.
Der Ordnung halber wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsvarianten beschränkt ist, sondern auch weitere
Ausbildungen und Aufbauten beinhalten können.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Trocknung von Schüttgut (12), insbesondere Feststoffen, wie Granulate, Pulver, Körner, Folien, Schnipsel, o. dgl., vorzugsweise für kunststoffverarbeitende Maschinen, in einem einzelnen oder mehreren zu einem Verbund zusammengeschalteten Trocknungsgeräten (30) und Behältern (10, 31 ), insbesondere Materialbehältern (10, 31 ), dadurch gekennzeichnet, dass je nach verwendetem Material bzw. Schüttgut (12) die vom Fiersteller spezifizierte oder vom Anwender eingestellte
Trocknungszeit (45), insbesondere Verweilzeit (45), entweder von einer übergeordneten Steuerung oder vom Verbraucher (2) übertragen oder in der Steuerung (19) des Behälters (10, 31 ) oder des Trocknungsgerätes (30) vom Bediener eingestellt wird oder in der Steuerung (19) des
Behälters (10, 31 ) oder des Trocknungsgerätes (30) in Form einer lokalen Datenbank vorhanden ist, wobei der Verbraucher (2) den
Materialverbrauch (43) bzw. das Schussgewicht pro Produktionszyklus oder die individuellen oder kumulierten Schussgewichte für mehrere Produktionszyklen oder andere Werte, die auf den Materialverbrauch (43) schließen lassen, an das oder die Trocknungsgeräte (30) und/oder
Materialbehälter (10, 31 ) direkt oder indirekt über die übergeordnete Steuerung übermittelt, wobei sich jeder Materialbehälter (10, 31 ) steuerungsseitig aus mehreren Beladungschargen (48, 48a, 48b, 48c) vorzugsweise mit Zeitstempeln (50a, 50b, 50c) zusammensetzt und sich für die jeweils unterste Beladecharge (48, 48a, 48b, 48c), insbesondere
Materialcharge, im Materialbehälter (10, 31 ) die Trocknungs- bzw.
Verweilzeit (45) aus der Differenz der aktuellen Zeit der jeweiligen
Materialentnahme durch den Verbraucher (2) und dem der vorzugsweise ältesten Beladungscharge (48) zugehörigen Zeitstempel (50a) ergibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Verbraucher (2), vorzugsweise eine oder mehrere Spritzgießmaschinen (4), als auch das oder die Trocknungsgeräte (30) und Materialbehälter (10, 31 ) autark voneinander funktionieren und über Kommunikations
schnittstellen miteinander verbunden sind.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung oder Steuerungen des oder der Trocknungsgeräte (30) oder des oder der Materialbehälter (10, 31 ) die jeweiligen Einträge zu den Beladungschargen (48, 48a, 48b, 48c), zumindest die Zeitstempel
(50a, 50b, 50c) in Form eines Ringpuffers (49) hält.
4. Verfahren nach den vorangegangenen Ansprüchen dadurch
gekennzeichnet, dass sich eine neue Beladungscharge (48, 48a, 48b, 48c) und somit ein Eintrag im Ringpuffer (49) für einen bestimmten
Materiabehälter (10,31 ) durch einen Förderzyklus des für die Beladung dieses Materialbehälters (10,31 ) zugehörigen Schüttgut-Fördergerätes (9) ergibt.
5. Verfahren nach den vorangegangenen Ansprüchen dadurch
gekennzeichnet, dass von der jeweils ältesten Beladungscharge (48a) im Ringpuffer (49) der vom Verbraucher (2) übermittelte aktuelle
Materialverbrauch (43) solange abgezogen wird, bis diese
Beladungscharge (48a) vollständig aufgebraucht ist, wobei anschließend die nächstälteste Beladungscharge (48b), also der nächste Eintrag im Ringpuffer (49) für die Berechnung herangezogen wird.
6. Verfahren nach den vorangegangenen Ansprüchen dadurch
gekennzeichnet, dass sich die minimale Anzahl an Beladungschargen (48, 48a, 48b, 48c) eines Ringpuffers (49) aus dem Verhältnis des Volumens des Materialbehälters (10, 31 ) und des Volumens des zugehörigen
Schüttgut-Fördergerätes (9) ergibt.
7. Verfahren nach den vorangegangenen Ansprüchen, dadurch
gekennzeichnet, dass sich aus dem Volumen des, einem Materialbehälter (10,31 ) zugeordneten Schüttgut-Fördergerätes (9), die physische Größe einer Beladungscharge (48, 48a, 48b, 48c) ergibt, von der der vom Verbraucher (2) übermittelte Materialverbrauch (43) jeweils abgezogen wird.
8. Verfahren nach den vorangegangenen Ansprüchen dadurch
gekennzeichnet, dass das oder die Trocknungsgeräte (30) bei Unter- oder Überschreitung der vorgegebenen oder ermittelten Verweilzeit
(45, 45a, 45b, 45c) des Materials bzw. Schüttguts (12) unterschiedliche Strategien für die Trocknung des Materials (12) in dem oder den Behältern (10, 31 ) durch vorgegebene Selektion oder automatisch auswählen kann.
9. Verfahren nach den vorangegangenen Ansprüchen dadurch
gekennzeichnet, dass die Prozesstemperatur (40) während der Dauer einer Überschreitung der für den jeweiligen Kunststoff bzw. Schüttgut (12) vorgegebenen oder ermittelten Verweilzeit (45, 45a, 45b, 45c) in dem oder den Behältern (10, 31 ) auf einen einstellbaren oder automatisch
bestimmten Wert verändert, vorzugsweise verringert wird.
10. Verfahren nach den vorangegangenen Ansprüchen dadurch
gekennzeichnet, dass das oder die Trocknungsgeräte (30), das oder die mit einem Frequenzumrichter zur Veränderung des Luftvolumens bzw. Luftmenge (42) ausgestattet sind, während der Dauer einer Unter- oder Überschreitung der für das jeweilige Material vorgegebenen oder ermittelten Verweilzeit (45, 45a, 45b, 45c), das Luftvolumen (42) durch den oder die Behälter (10, 31 ) automatisch verändern.
1 1. Verfahren nach den vorangegangenen Ansprüchen dadurch
gekennzeichnet, dass ein mit einer Drosselklappe (46), zur Veränderung der durch diesen Behälter (10,31 ) strömenden Luftmenge (47),
ausgestatteter Materialbehälter (10,31 ), während der Dauer einer Unter oder Überschreitung der für das jeweilige Material (12) vorgegebenen oder ermittelten Verweilzeit (45, 45a, 45b, 45c), das Luftvolumen durch den Behälter automatisch verändert.
12. Verfahren nach den vorangegangenen Ansprüchen dadurch
gekennzeichnet, dass die Materialvorlage bzw. die Menge des Schüttguts (12) in dem oder den Materialbehältern (10, 31 ) automatisch an die vorgegebene Verweilzeit (45, 45a, 45b, 45c) angepasst werden kann, um so für das jeweilige Material (12) eine optimale und konstante Verweilzeit
(45, 45a, 45b, 45c) im Materialbehälter (31 ) zu erreichen.
13. Verfahren nach den vorangegangenen Ansprüchen dadurch
gekennzeichnet, dass bei Unterschreiten der für das jeweilige Material (12) vorgegebenen oder ermittelten Verweilzeit (45, 45a, 45b, 45c), nach einer einstellbaren oder fest vorgegebenen Zeitdauer eine Fehlerausgabe erfolgen kann.
14. Verfahren nach den vorangegangenen Ansprüchen dadurch
gekennzeichnet, dass die Größe des oder der Behälter (10, 31 ) einstellbar oder ermittelbar ist und somit die Gesamtvorlage von Material (12) in dem oder den Behältern (10, 31 ) ermittelt werden kann.
PCT/AT2020/060233 2019-06-12 2020-06-08 Verfahren zur trocknung von schüttgut, insbesondere feststoffen, wie granulate, pulver, körner, folien, schnipsel, o. dgl., vorzugsweise kunststoffgranulat WO2020247992A1 (de)

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