DE2265520C2 - Granuliervorrichtung für die Herstellung von Pellets aus thermoplastischem Material - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gra/iuliervorrichtung zur Herstellung von Pellets aus thermoplastischem Material mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs genannten Merkmalen.

Aus der US-PS 33 16 590 ist eine Granuliervorrichtung mit einer Formplatte bekannt, bei der ein Schneidwerkzeug mit eirtir spiralförmig verlaufenden Klinge in einer Kammer umläuft, an deren axialen Enden eine Zu- bzw. Ableitung für :ine Kühlflüssigkeit einmünden. Nachteilig ist bei dieser Vorrichtung, daß ein Großteil der Kammer mit erheblichem Abstand vom Außenumfang der Klinge des Schneidwerkzeugs angeordnet ist, weil dadurch die geschnittenen Pellets zusammen mit der Kühlflüssigkeit aus dem radialen Bereich der Klingen gelangen können, insbesondere, wenn eine entsprechend hohe Umfangsgeschwindigkeit des Schneidwerkzeugs gewählt wird. Eine durchgehende Spülung des Raumes zwischen der spiralförmigen Klinge und der die Formplatte enthaltenden Kammerwand mit einer Zwangsströmung ist daher nicht möglich, so daß weder eine genaue Temperatursteuerung noch eine ausreichende Austragung der Pellets durch die Kühlflüssigkeit erreicht werden kann. Außerdem besteht die Gefahr, daß Pellets unkontrolliert in den das Schneidwerkzeug umgebenden Raum der Kammer gelangen, sich lokal ansammeln und zu Störungen führen, da keine gleichmäßige Druckbeaufschlagung der Pellets möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gra.iuliervorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß sie eine gut dosierbare und gleichförmige Fluidumbeaufschlagung der frisch geschnittenen Pellets im Bereich des Schneidwerkzeugs sowie einen sauberen, zwangsweisen Austrag der Pellets aus dem Bereich des Schneidwerkzeugs ermöglicht.

Erfindungsgemäß sind zur Lösung dieser Aufgabe die im Patentanspruch genannten Merkmale vorgesehen.

Dadurch, daß die Kammerwand die radialen äußeren Enden der Klingen rundum eng umschließt und zusammen mit den Klingen geschlossene Spülkanäle bildet, kann ein beliebiges geeignetes Spülfluidum unter einem passenden Druck auf der einen axialen Seite des Schneidbereichs in diese Kanäle eingebracht werden, so daß es die Kanäle durchströmt und auf der gegenüberliegenden Seite des Schneidbereichs wieder austritt. Die genau kontrollierbare Strömung des Spülfluidums sorgt so für einen sicheren Austrag der frisch geschnittenen Pellets und allen sonstigen Materials, so daß lokale Ansammlungen sicher vermieden werden. Weiterhin ergeben sich gut kontrollierbare Beaufschlagungsbedingungen zwischen den Pellets und dem Fluidum, so daß das Spülfluidum neben der Kühlfunktion auch noch weitere Funktionen, welche eine derart kontrollierte Wechselwirkung erfordern, wie beispielsweise eine chemische Behandlung des Pellets, übernehmen kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen durch Ausführungsbeispiele erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt einer Granuliervorrichtung mit den Merkmalen der Erfindung, welche die Einzelheiten der Granuliervorrichtung zeigt;

Fig.2 einen Schnitt längs der Linie Il-II in Fig. 1; und

F i g. 3 eine schematische Darstellung einer abgewandelten Gehäuse- bzw. Kapselungsanordnung für das Schneidwerkzeug, bei welcher Luft als Fluidum zur Behandlung der Pellets verwendet wird.

Gemäß Fig. 1 ist die Granuliervorrichtung 10 einer Strangpresse bzw. einem Extruder 11 zugeordnet, der eine Extrudier-Kammer 12 mit einer Misch- oder Knetbohrung 13 aufweist, in welcher eine durch eine nicht dargestellte Antriebskraftquelle angetriebene Förderschnecke 54 drehbar gelagert ist. Stromab der Kammer 12 befindet sich eine Druckkammer 15, in welche das wärmeerweichte Material durch die Drehung der Förderschnecke 14 eingebracht wird. Am äußeren Ende des Extruders 11 befindet sich eine zylindrische Formplatteneinrichtung 16 mit einer Anzahl radial verlaufender Öffnungen bzw. Düsen 17, über welche das wärmeerweichte Material durch den in der Druckkammer 15 infolge der Drehbewegung der Förderschnecke 14 erzeugten Druck susgepreßt wird.

Am Extruder 11 ist ein Schneidkopf 18 mit einem Granuliergehäuse 19 und einem Schneidwerkzeug 20 angebracht, das einen zylindrischen Körper 21 aufweist, der um seine mit der Achse der Formplatteneinrichtung 16 fluchtende Längsachse herum drehbar gelagert ist. Das Schneidwerkzeug 20 trägt eine Anzahl von Klingen 22, die radial von ihm abstehen und sich wendelförmig längs des Körpers 21 erstrecken. Jede Klinge 22 weist an ihrem freien Ende 33 eine Schneidkante 24 auf, welche

so der stromabseitigen Stirnfläche 25 der Formplatteneinrichtung 16 betrieblich zugeordnet ist. Genauer gesagt, ist zwischen Schneidkante 24 und Stirnfläche 25 ein sehr kleiner Zwischenraum vorhanden. Bei der Drehung des Schneidwerkzeugs wird das wärmeerweichte, über die in der Formplatteneinrichtung 16 vorgesehenen Düsen 17 ausgepreßte Material durch die Schneidkanten 24 des Schneidwerkzeugs 20 abgeschert bzw. abgeschnitten. Die bei diesem Schneidvorgang gebildeten Pellets besitzen einen durch den stromabseitigen Durchmesser der Düsen 17 bestimmten Durchmesser und eine Dicke bzw. Länge, die von der Drehzahl des Schneidwerk= zeugs 20 und dem Druck des wärmeerweichten Materials in der Druckkammer 15 abhängt.

Wie am besten aus F i g. 3 hervorgeht, legen zwei jeweils benachbarte Klingen 22 mit dem dazwischen liegenden Teil des Körpers 21 des Schneidwerkzeugs längsverlaufende Nuten bzw. Kanäle 27 fest, in welche die Pellets hineinfallen, nachdem sie durch die

Schneidkanten 24 des Schneidwerkzeugs abgetrennt worden sind. Die Stirnfläche 25 der Formplatteneinrichtung verschließt den längsverlaufenden Abschnitt der Nut 27, wenn sich die Klingen an den Düsen 17 befinden, so daß die Nuten oder Kanäle gemäß F i g. 2 nur an den axialen Enden 28 und 29 des Körpers 21 des Schneidwerkzeugs 20 offen sind.

Gemäß F i g. 2 ist das Schneidwerkzeug 20 auf einer tragenden Welle 30 montiert, die von einem Elektromotor 31 auskragt, dtr starr an einer Endplatte 32 montiert ₎₀ ist, welche das axiale Ende des Gehäuses 19 nahe des axialen Endes 28 des Schneidwerkzeugs verschließt. Die Endplane 32 besitzt Abstand zum Ende 28 des Schneidwerkzeugs und legt somit eine Einlaßkammer 33 fest, die gegenüber der Umgebungsatmosphäre ,5 durch eine in die Endplatte 32 eingesetzte und die Welle 30 umschließende Dichtung 34 abgedichtet ist Die Einlaßkammer 33 wird über eine Leitung 35 mit einem Behandlungsfluidum unter Druck gesetzt, das vom Ende

28 zum Ende 29 des Schneidwerkzeugs über die Nuten bzw. Kanäle 27 strömt und die Pellets, wenn sie von der Stirnfläche 25 abgeschert worden sind, von den Schneidkanten 24 der Klingen wegbefördert u:;d in ein Aufnahme-Rohr 36 einbringt das am Ende 29 des Schneidwerkzeugs an der Formplatteneinrichtung 16 befestigt ist Das im Rohr 36 befindliche, die Pellets mit sich führende Behandlungsfluidum strömt dann in eine Kammer 37, in welcher die Pellets vom Fluidum getrennt werden. Das Fluidum kann dann auf herkömmliche Weise in die Kammer 33 zurückgeführt werden, während die Pellets zur Weiterverarbeitung entnommen werden.

Der Fluidumstrom in den Nuten bzw. Kanälen 27 wird durch die Pumpwirkung unterstützt, die durch die Drehung des Schneidwerkzeugs 20 in der durch den Pfeil 40 angedeuteten Richtung erzeugt wird. Infolge ihrer wendeiförmigen Anordnung wirken die Klingen 22 bei umlaufendem Schneidwerkzeug als Pumpe auf das Behandlungsfluidum. Genauer gesagt, scheinen sich die Klingen 22 vom axialen Ende 28 zum axialen Ende

29 vorzuschieben, d. h. in die gleiche Richtung, in welcher das Fluidum strömt. Da die Klingen wendelförmig angeordnet sind, bewirkt die Drehung des Schneidwerkzeugs, daß sich die Schneidkante einer Klinge über die Stirnfläche 25 der Formplatteneinrichtung längs einer Erzeugenden derselben in der gleichen Richtung wie die Fluidumströmung verschiebt. Das extrudierte Material wird der Reihe nach abgetrennt und die einzelnen Pellets werden zum Rohr 36 gerpült oder geblasen, unmittelbar nachdem sie abgetrennt worden sind und bevor die Schneidkante das nächste Pellet abtrennt.

Das Gehäuse 19 ist mit einer inneren Umwälzkammer 38 versehen, in welcher Konditionierfluidum mittels Leitungen 39 umgewälzt werden kann. Diese Anordnung ermöglicht eine genaue Steuerung der Temperatur des Schneidkopfes 18 während des Schneidvorgangs. Mit anderen Worten kann der Schneidkopf erwärmt oder gekühlt werden, indem die Leitungen 39 mit einem entsprechenden Konditionierfluidum beschickt werden.

Je nach der Art des extrudierten Kunststoffs kann das Behandlungsfluidum ein Gas oder eine Flüssigkeit sein. Das Einlaßfluidum kann zum Erwärmen der Pellets erwärmt oder zur Wärmeentziehung von den Pellets gekühlt sein; dies hängt von dem jeweils angewandten Verfahren ab. Infolge der Verwendung einer geschlossenen Kammer für den Schneidvorgang kann ein reduzierendes oiler inerte., Gas als Behandlungsfluidum verwendet werden, wenn das exirudierte Material oxydationsempfindlich ist. Zudem werden gleichzeitig mit den Pellets beim Schneidvorgang erzeugte Materialkrümel im Augenblick ihrer Bildung entfernt und zu einer Auffangzone abgeführt, wodurch das Problem einer Ansammlung dieser Krümel an neben dem Schneidwerkzeug befindlichen Bauteilen vermieden wird. Von noch größerer Bedeutung ist jedoch die Tatsache, daß es die geschlossene Kammer ermöglicht, das Behandlungsfluidum zur Entfernung von flüchtigen Stoffen von den Pellets zu verwenden. Wenn die Pellets abmessungsmäßig gleichförmig sind, kann bei dieser Anordnung gewährleistet werden, daß jedem Pel'.et eine vorbestimmte Menge an flüchtigen Stoffen entzogen wird, so daß mit dieser Anordnung große Mengen homogener Pellets erzeugt werden können.

Zum Extrudieren des wärmeerweichten Materials ist eine Formplatteneinrichtung 16 vorgesehen, die aus zwei ineinandergefügten Formplatten 41, 42 besteht, welche selektiv relativ zueinander verstellbar gelagert sind. Jede dieser beiden Formplatte-, ist mit radial verlaufenden öffnungen bzw. Düsen versehen, die in der einen Relativstellung im wesentlichen miteinander fluchten (F i g. 1 und 2), so daß sie eine minimale Verengung bzw. Drosselung gegenüber dem Extrudieren des wärmeerweichten Materials an der stromabseitigen Stirnfläche 25 der Formplatteneinrichtung einführen. Die Relativstellung der Formplatten kann von Hand oder automatisch geändert werden, um den Mißausrichtungsgrad der in den Formp'atten vorgesehenen Düsen zu variieren. Durch vollständige Mißausrichtung der Düsen der beiden Formplatten kann die das Schneidwerkzeug und das Behandlungsfluidum enthaltende Schneidkammer von der das wärmeerweichte Material enthaltenden Druckkammer getrennt werden. In dieser Stellung der Formplatten wird der Anfahr- und Abstell-Zyklus auf eine vernachlässigbare Zeitspanne reduziert. Außerdem kann das Behandlungsfluidum dazu benutzt werden, die Schneidkamnrpr in Vorbereitung auf den nächsten Schneidvorgang nach dem Abstellen der Förderschnecke 14 des Extruders durchzuspülen.

Die — auf Materialstrom bezogen — strotnaufseitige Formplatte 41 ist als Teil eines äußeren Rohrzylinders 43 ausgebildet, der starr am Gehäuse 19 befestigt ist Die stromabseitige Formplatte 42 ist al* Teil eines konzentrischen inneren Rohrzylinders 44 ausgebildet, der so dimensioniert ist, daß er im Zylinder 43 sowohl über einen Winkelbetrag als auch axial verschiebbar ist. Am einen Ende 45 des inneren Zylinders 44 ist das Aufnahme-Rohr 36 gemäß Fig.2 starr befestigt. Das Rohr 36 besitzt an dem mit dem Zylinder 44 verbundenen Ende eine Anschlag-Schulter 46, die nach außen über den Umfang des inneren Zylinders 44 hinausragt und sich an den äußeren Rohrzylinder 43 anzulegen vermag, υ·η die Axialverschiebung, des Ronrs und des inneren Zylinders in der einen Richtung zu begrenzen. Mittig zwischen den Enden des Rohres 36 befindet sich eine ringförmige Andruck-Schulter 47, die vom Ende 45 des Zylinders 44 abgewandt ist. An dem am weitester vom Ende 45 entfernten Ende des Rohrs 36 befindet sich eine Manschette 48.

An dem von der Endplatte 32 und vom Elektromotor 31 abgewandten Ende des Gehäuses 19 vorgesehene Fortsätze 49 dienen als Halterung für eine Hülse 50, die auf diese Weise starr am Gehäuse befestigt ist. Die Achse der Hülse 50 ist auf die Drehachse des Schneidwerkzeugs 20 und auf das Aufnahme-Rohr 36

ausgerichtet. Die Hülse 50 weist eine Innenfläche 51 auf, die eine Lagerung für das Rohr 36 bildet und dieses um seine Achse drehbar und längsverschiebbar lagert und zudem mit der Schulter 47 und der Außenfläche des Rohrs 36 eine Fluidum-Kammer 52 festlegt. An jeder Seite der Kammer 52 sind Dichtungen 53 und 54 vorgesehen. Eine zwischen die auf dem Rohr 36 sitzende Manschette 48 und die am Gehäuse 19 angebrachte Hülse 50 eingesetzte Feder 55 drängt die Schulter 46 in Anlage: an den Rohrzylinder 43.

Ein abgewandelter Schneidkopf 18" ist in Fig. 3 dargestellt, bei welchem die Wellen-Dichtung 34 des .Schneidkopfes 18 fehlt. Infolgedessen ist das Ende bzw.

die Stirnfläche 28 des Schneidwerkzeugs 20 vom Umgebungsdruck beaufschlagt. Bei dieser abgewandelten Ausführungsform ist das Aufnahme-Rohr 36' mit einer Y-förmigen, gegenüber der Rohrachse geneigten Verlängerung 70 versehen. Ein Gebläse 71 fördert Luft in die Verlängerung 70 hinein und saugt auf diese Weise Luft über eine Öffnung 72 an, welche den Erfiraum für die Welle 30 bildet. Auf diese Weise wird Umgebungsluft als Behandlungsfluidum benutzt, während sie, mit Unterstützung durch die Förderwirkung der Klingen des Schneidwerkzeugs 20, durch dessen Nuten bzw. Kanäle strömt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Granuliervorrichtung für die Herstellung von Pellets aus thermoplastischem Materia!, mit einer einem Extruder nachgeschalteten, wenigstens teilzylindrisch ausgebildeten, eine Anzahl von in Richtung zur Zylinderachse verlaufenden Düsen aufweisenden Formplatte, der ein Schneidwerkzeug mit radial abstehenden, auf einem Tragkörper schräg zu dessen Drehachse durchgehend verlaufenden Klingen zugeordnet ist, das um eine mit der Achse der Formplatte fluchtende, quer zur Austragrichtung des Extruders verlaufende Achse drehbar gelagert ist, wobei die Formplatte einen Teil einer das Schneidwerkzeug umgebenden geschlossenen Kammerwand bildet und in die gebildete Kammer an den axialen Enden eine Zu- bzw. Ableitung für ein Behandlungsfluidum einmünden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammerwand (25) die radialen äußeren Enden (23) der Klingen (22) rundum eng umschließt und zusammen mit den Klingen (22) geschlossene Spülkanäle (27) bildet