DE1454754C - Maschine zum Unterwassergranulieren von geschmolzenen thermoplastischen Kunststoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Unterwassergranulieren von geschmolzenen thermoplastischen Kunststoffen, bestehend aus einer vor einer Auspreßvorrichtung angeordneten Lochplatte mit einer Vielzahl von axial verlaufenden und von Heizkanälen umgebenen Ausstoßbohrungen, einer unmittelbar vor der Außenfläche der Lochplatte umlaufenden Nabe, die mit mehreren Messern bestückt ist, und einem die Lochplatte samt Messeranordnung umschließenden Granulatauffanggehäuse, das mit einem Wassereinlaß und einem gemeinsamen Auslaß für Granulat und Wasser versehen ist.

Es ist bereits eine Maschine zum Unterwassergranulieren von geschmolzenen thermoplastischen Kunststoffen bekannt, bei der in der Ausstoßkammer ein Dorn vorgesehen ist, so daß ein ringförmiger Auspreßkanal entsteht. Der Auspreßkanal ist durch eine mit dem Dorn fest verbundene Lochplatte abgedeckt, durch welche die zu zerteilenden Kunststoffstränge in eine Kühlflüssigkeit ausgepreßt werden. Zum Zerteilen der Stränge laufen nahe der Außenfläche der Lochplatte Schneidmesser um, deren Nabe in dem Dorn gelagert ist. Ferner sind zum Ausgleich von Wärmeverlusten sowohl die Lochplatte als auch der Dorn beheizt.

^v Es ist für das störungsfreie Laufen und für eine hohe Kapazität einer Granuliermaschine der eingangs beschriebenen Art von entscheidender Bedeutung, daß die zwar an der Außenfläche schon erstarrten, aber in ihrem Kern noch weichen Kunststoffstrangteilchen sanft aber doch möglichst schnell von der Lochplatte fortgeschwemmt werden.

Nachteilig ist es bei der bekannten Granuliermaschine, daß es bei hohem Granulatausstoß unweigerlich zu einem Verkleben des frisch abgeschnittenen Granulats und damit zu empfindlichen Betriebsstörungen kommt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine zum Unterwassergranulieren von thermoplastischen Kunststoffen mit hoher Ausstoßmenge zu schaffen, bei der die geschnittenen Kunststoffteilchen schnell von der Lochplatte weggeschwemmt werden und somit keine Zeit zum Zusammenkleben haben. Dabei soll die beim hochtourigen Rotieren von Schneidmessern auftretende Kavitation vermieden werden.

Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe dadurch gelöst, daß in der Nabe Bohrungen angeordnet sind, die von einer in der Nabenachse befindlichen Wassereinlaßbohrung ausgehen, wobei jeweils eine Bohrung unmittelbar vor und eine Bohrung hinter einem Blatt der Messer endet.

Der Vorteil dieser Ausbildung liegt darin, daß die Maschine bei hoher Kapazität über lange Zeiträume kontinuierlich mit hohen Umdrehungszahlen zu arbeiten vermag, und durch die geschickte Kühlwasserführung wird die eine Zerstörung von Nabe und Messer hervorrufende Kavitation vermieden. Da Kühlwasserkanäle unmittelbar vor den Messern enden, kann das weiche, noch leicht verformbare Granulat, so wie es von der Lochplatte abgeschnitten wird, in den kalten Wasserstrom geführt werden. Das zwar an der Außenfläche schon erstarrte, aber in seinem Kern noch weiche Granulat wird sanft, aber doch rasch von den Ausstoßbohrungen fortgeschwemmt.

Um eine übermäßige Abkühlung der Lochplatte durch das Kühlwasser zu vermeiden, sind nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Ausstoßbohrungen von einer in die Außenfläche der Lochplatte eingelassenen Isolierplatte umgeben. Dieser Wärmeschild aus Kunststoffmaterial beschränkt den Kontakt zwischen Wasser und Lochplatte auf die sehr S kleinen Oberflächen der Düsen. Dies ist für einen störungsfreien Betrieb bei hoher Kapazität Voraussetzung, weil die Düsenenden in der ganz im Wasser liegenden Lochplatte bei zu starker Abkühlung sich mit schon fest gewordenem Kunststoff verstopfen, ίο Würde die Lochplatte ohne Isolierung auf der erforderlichen Temperatur gehalten, so würde der entstehende Dampf zu Störungen führen. Auch dies wird durch die Erfindung in vorteilhafter Weise vermieden. Besonders günstig ist es ferner gemäß der Erfindung, wenn die in der Lochplatte in radialen Reihen angeordneten Ausstoßbohrungen von einem serpentinenartig verlaufenden Flüssigkeitskanal umgeben sind. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise für eine gleichmäßige Temperatur der Ausstoßdüsen gesorgt. Es wird somit eine gleichmäßige Größe des Granulats und damit eine erhebliche Qualitätskonstanz gewährleistet.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt

Fig. 1 einen senkrechten Längsschnitt durch eine Granuliervorrichtung gemäß der Erfindung,

F i g. 2 einen Teilschnitt durch die Granuliervorrichtung in einer Ebene senkrecht zu F i g. 1,

F i g. 3 eine teilweise aufgebrochene Draufsicht eines Teils der Lochplatte,

F i g. 4 einen Querschnitt durch einen Teil der Lochplatte im wesentlichen nach der Linie 4-4 der Fig. 3,

F i g. 5 eine Draufsicht auf den Zusammenbau von Nabe und Messer von der Innenseite der Nabe aus gesehen,

F i g. 6 einen vergrößerten Querschnitt durch die Nabe mit einem angesetzten Messerblatt, im wesentlichen längs der Linie 6-6 der F i g. 5,

F i g. 7 eine Ansicht der Nabe mit einem angesetzten Messerblatt.

Der Granulierkopf 10 ist gemäß der F i g. 1 z. B. am Ende einer Schneckenstrangpresse montierbar.

Ein Längskanal 15 führt über eine Querbohrung 21 zu einer Auspreßbohrung 20 innerhalb des Granulierkopfes 10, die eine sich nach außen konisch erweiternde Wandfläche 22 aufweist.

Die Auspreßbohrung 20 ist an der Grundfläche der Wandfläche 22 durch eine ringförmige Formungsoder Lochplatte 25 abgeschlossen. Diese Lochplatte 25 besitzt einen äußeren verdickten Ringteil 25, der dicht anliegend am Granulierkopf 10 befestigt ist. Wie F i g. 1 erkennen läßt und in größerer Einzelheit aus Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, weist die Lochplatte 25 eine ringförmige Auspreßzone 29 mit mehreren von dieser ausgehenden Ausstoßbohrungen 30 auf. Die Ausstoßbohrungen sind ringförmig innerhalb der Zone 29 in konzentrischen Reihen angeordnet und endigen an der Schneidfläche der Lochplatte 25.

Die zentrische Lagerung der Lochplatte 25 erfolgt mittels eines lösbar in der Querbohrung 21 befestigten Hohldornes 32.

Der Dorn 32 bildet in Fortsetzung des Längskanals 15 eine schraubenförmig gewundene Wand 37, die vom Längskanal 15 zur Auspreßbohrung 20 führt, und die Kunststoffschmelze zur Lochplatte 25 umlenkt.

Der Dorn 32 ist hohl, um eine Hülse 40 zur Aufnahme der Messerwelle50 zu tragen, wie aus Fig. 2 deutlich ersichtlich ist.

Die innerhalb der Hülse 40 gelagerte Messerwelle 50 ist an ihrem dem Granulierkopf 10 abgewandten Ende mit einer elastischen Antriebskupplung verbunden. Das gegenüberliegende Ende der Welle 50 ragt durch die Lochplatte 25 ins Innere eines wasserdichten Granulatauffanggehäuses 60. Das Gehäuse 60 ist dicht an die Lochplatte 25 angesetzt und an den Granulierkopf 10 angeschraubt.

Das granulierseitige Ende der Welle 50 trägt eine Nabe 65. Diese besitzt, wie aus F i g. 5 bis 7 ersichtlich, eine radiale, flache Innenfläche 66 und ist vorzugsweise mit mehreren in gleichem Abstand liegenden Abflachungen 68 versehen, um die daran durch Schrauben 71 befestigten Messerblätter 70 zu tragen. Wie Fig. 6 und 7 zeigen, sind die Abflachungen 68 mit zunehmendem Abstand von der Lochplatte schräg nach innen gegen die Drehachse geneigt, um die Messerblätter 70 unter einem Winkel zur Schneidfläche 31 der Lochplatte 25 zu halten. Hierdurch wird das durch die Löcher ausgepreßte Kunststoffmaterial mit einer Komponente der Messerbewegung zertrennt, welche das Granulat gleichzeitig von der Schneidfläche 31 abhebt.

Gemäß F i g. 5 sind die Messerblätter 70 an den Abflachungen 68 so montiert, daß sie tangential zu einem Kreis liegen, dessen Mittelpunkt mit der Achse der Welle 50 zusammenfällt, so daß sie eine radial nach auswärts fegende und scherende Bewegung hervorrufen, wenn sie über die Schneidfläche 31 rotieren. Die Drehung der Nabe 65 und der Messerblätter 70 verdrängt auch das Wasser innerhalb des Gehäuses 60 und pumpt es zusammen mit Granulat durch den Gehäuseauslaß 75 (s. Fig. 2).

Das Gehäuse 60 besitzt einen zentrisch liegenden Wassereinlaß 80, der auf die Achse der Nabe 65 und der Welle 50 ausgerichtet ist. Es ist mit einem Anschluß an ein Wasserrohr 81 versehen und mit mehreren Abgabeöffnungen 82 für die unmittelbare Einführung von Wasser in das Innere des Gehäuses 60 ausgerüstet.

Die Nabe 65 besitzt eine axiale Wassereinlaßbohrung 85, die sie teilweise durchsetzt, wie F i g. 6 zeigt. Die Bohrung steht in offener Verbindung mit mehreren äußeren 87 und inneren Bohrungen 88. Die Nabe 65 ist mit mindestens einer Bohrung 87 für jedes Messerblatt 70 versehen, durch die Wasser vor dem umlaufenden Messerblatt abgegeben wird. Die inneren Bohrungen 88 münden an der Innenfläche 66 der Nabe. Es ist mindestens eine Bohrung 88 für jedes Messerblatt 70 vorgesehen, und jede gibt Wasser vom Wassereinlaß 80 unmittelbar hinter einem der Messerblätter 70 ab, um Kavitation zu verhindern.

Für einige Anwendungsfälle ist es zweckmäßig, der Lochplatte Wärme zuzuführen, um die abkühlende Wirkung des zur Kühlung verwendeten Wassers innerhalb des Gehäuses 60 zu kompensieren und eine wirksamere und störungsfreie Auspressung durch die Bohrungen 30 zu gewährleisten.

Besonders aus Fig. 3 und 4 ist ersichtlich, daß die Lochplatte 25 mit einem Einlaßkanal 135 und einem Auslaßkanal 136 für ein Heizmedium versehen ist. Mehrere solcher Kanäle können über den Umfang der Platte verteilt sein, um einen kurzen Weg zwischen den Einlassen und Auslassen herzustellen. Die der Schneidfläche 31 zugewandte Seite der Lochplatte weist in der Auspreßzone einen Kanal 140 auf, der im wesentlichen quer zu den Ausstoßbohrungen 30 und dicht an diesen verläuft. Wie F i g. 3 zeigt, kann der Kanal 140 die Form einer schlangenförmigen Leitung besitzen, die in der Lochplatte 25 ausgearbeitet ist und sich zwischen den Ein- und Auslaßkanälen 135 bzw. 136 erstreckt.

Der Abdeckung des Kanals 140 kann eine dünne Ringscheibe 142 dienen, die für den Durchtritt der

ίο Ausstoßbohrungen 30 in geeigneter Weise gebohrt oder gelocht und mit der Lochplatte 25 z. B. verschweißt ist. Die Ausstoßbohrungen 30 können von einer Isolierschicht 145 umgeben sein, die z. B. aus Siliconkunststoff besteht, der unter Druck in die Zwischenräume zwischen den Enden der Bohrungen 30 gegen die Scheibe 142 unter hohem Druck eingeführt und gehärtet ist. Die Schneidfläche 31 der Lochplatte kann dann z. B. durch Schleifen gebildet werden, so daß die Messer gegen eine glatte Oberfläche arbeiten.

Während des Betriebs der Vorrichtung wird die Welle 50 angetrieben. Die Kunststoffschmelze wird dem Längskanal 15 des Granulierkopfes 10 zugeführt, wo sie durch die Wand 37 in die Querbohrung 21 umgelenkt wird und in die Auspreßbohrung 20 gelangt, von wo sie durch die Ausstoßbohrungen 30 in der Lochplatte 25 ausgepreßt und durch die umlaufenden Messer 70 zerteilt wird.

Wasser wird vorzugsweise unter Druck in das Innere des Gehäuses 60 am Einlaß 80 eingeführt. Ein Hauptteil dieses Wassers fließt durch die Abgabeöffnungen 82 ins Innere des Gehäuses. Die Pumpwirkung der Messerblätter ergibt zwangläufig ein Druckdifferential zwischen dem Einlaß 80 und dem Auslaß 75 für Wasser und Kunststoff. Zusatzwasser wird durch die Bohrungen 87 und 88 in der Nabe 65 eingeführt, um das Granulat rasch von der Lochplatte 25 zum Auslaß 75 fortzuführen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Maschine zum Unterwassergranulieren von geschmolzenen thermoplastischen Kunststoffen, bestehend aus einer vor einer Auspreßvorrichtung angeordneten Lochplatte mit einer Vielzahl von axial verlaufenden und von Heizkanälen umgebenen Ausstoßbohrungen, einer unmittelbar vor der Außenfläche der Lochplatte umlaufenden Nabe, die mit mehreren Messern bestückt ist, und einem die Lochplatte samt Messeranordnung umschließenden Granulatauffanggehäuse, das mit einem Wassereinlaß und einem gemeinsamen Auslaß für Granulat und Wasser versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nabe (65) Bohrungen (87 bzw. 88) angeordnet sind, die von einer in der Nabenachse befindlichen Wassereinlaßbohrung (85) ausgehen, wobei jeweils eine Bohrung (87) unmittelbar vor und eine Bohrung (83) hinter einem Blatt der Messer (70) endet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausstoßbohrungen (30) von einer in die Außenfläche der Lochplatte (25) eingelassenen Isolierschicht (145) umgeben sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Lochplatte (25) in radialen Reihen angeordneten Ausstoßbohrungen (30) von einem serpentinenartig verlaufenden Flüssigkeitskanal (140) umgeben sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen