WO2024119211A1 - Method and device for processing polymer materials - Google Patents

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WO2024119211A1
WO2024119211A1 PCT/AT2023/060432 AT2023060432W WO2024119211A1 WO 2024119211 A1 WO2024119211 A1 WO 2024119211A1 AT 2023060432 W AT2023060432 W AT 2023060432W WO 2024119211 A1 WO2024119211 A1 WO 2024119211A1
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tool
conveyor
torque
speed
tools
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PCT/AT2023/060432
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Inventor
Klaus Feichtinger
Roland Huber
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Erema Engineering Recycling Maschinen Und Anlagen Gesellschaft M.B.H.
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Definitions

  • the invention relates to a method and a device for processing or preparing polymer materials, in particular thermoplastic waste plastic for recycling purposes, according to the preambles of claim 1 and claim 16, respectively.
  • devices for pre-treating the materials to be processed are connected upstream of an extrusion system, for example well-known cutting compactors or preconditioning units (PCU), which are usually containers with rotating tools that are directly connected to an extruder.
  • PCU cutting compactors or preconditioning units
  • This preparation step in the PCU, which precedes the extrusion process, also has the task of changing the shape and properties of the polymer materials accordingly. It is useful to introduce energy into the material.
  • the thermoplastic materials are mixed, heated, softened, compacted, pre-degassed, dried, dehumidified, cut, crushed, crystallized and/or homogenized in the pre-treatment unit, among other things, and their bulk density is increased.
  • the polymers pretreated in this way are then fed into an extruder to be compressed, in particular melted.
  • Such combination devices have been known for a long time, for example from EP 2 558 263 or EP 2 689 908.
  • the mixing and shredding tools rotating in the container or the PCU also support the filling or feeding process of the conveyor or extruder connected to the container. Both the conveying process and the extrusion process are usually particularly efficient when the filling level of the screw is constant and sufficiently high.
  • the area of feeding of the conveyor or extruder is therefore sensitive and has a significant influence on the end result to be achieved or the quality of the recyclates.
  • the distance of the mixing and shredding tools to the conveyor or extruder also plays a role.
  • Extruder screw the shape and size of the feed opening, the direction of rotation of the mixing tools in relation to the conveying direction of the conveyor or extruder all play a certain role, but also on the conveyor or extruder side, the profile of the screw flight, the shape of the screw base or the free open area of the screw flight. If the feed behavior of the conveyor or extruder is unfavorable, for example, the volume throughput can pump, i.e. the throughput changes over time, which is detrimental to reliable operation and the quality of the recyclates.
  • twin-screw or multi-screw extruders are used in addition to single-screw extruders. These extruder systems are also directly coupled to the PCU.
  • the lowest tool level of the container which can preferably consist of a disk on which tools can be mounted and is located in the area of the extruder opening, introduces the pre-treated materials into the extrusion device.
  • the number of stuffing cycles of the tools of the lowest tool level in the area of the conveyor opening or extruder opening generally has a particular influence on the filling level of the conveyor or extruder.
  • the average bulk density of the materials in the PCU, especially in the lowest area of the PCU, corresponding to the average compaction, is also responsible for the filling level. It is relatively unimportant whether the conveyor or extruder is filled from the side or in the area of the gusset of the twin screw, or in which direction the tools rotate to fill the conveyor opening or extruder opening.
  • the material drawn into the conveyor or extruder is immediately transported further and the result is a torque curve of the drive of the conveyor or extruder that depends on the filling level.
  • the attempt is made to keep the torque curve of the conveyor or extruder or the filling level of the conveyor or extruder as constant as possible. This results in high-quality melting of the polymers without shear peaks that can lead to an overheating of the polymer melt. Too much underfeeding of the conveyor or extruder, i.e. too low a filling level, can lead to throughput losses and shear peaks, but can also result in poorly homogenized polymers. It is therefore advantageous for the quality of the recyclates and the economic efficiency to keep the filling level of the conveyor or extruder constant.
  • Fig. 4 shows an example of an unfavorable change in the torque of the extruder depending on the speed of the tool.
  • the speed of the tool was varied in an attempt to meet the needs of the incoming material in terms of moisture, compaction and material temperature in the PCU, which resulted in significant fluctuations in the torque of the extruder and the speed of the tools, which were detrimental to the feeding behavior and material quality, among other things.
  • a method for processing or preparing polymer materials, in particular thermoplastic waste plastic for recycling purposes wherein the polymer materials to be processed are moved, mixed, heated and optionally comminuted in a container or cutting compactor or a preconditioning unit (PCU) by at least one rotatable or rotating tool, optionally several rotatable or rotating tools, and wherein the polymer materials in lumpy or particulate form are then removed from the container and introduced into a conveyor or extruder, in particular in order to be further compacted and melted or agglomerated there.
  • PCU preconditioning unit
  • the torque of the conveyor or extruder is measured and the speed of the tool or at least one of the tools in controlled or changed depending on the measured torque of the conveyor or extruder.
  • a device for processing or preparing polymer materials, in particular thermoplastic waste plastic for recycling purposes is provided, which is particularly suitable for carrying out the above method, with at least one container or cutter-compactor or a preconditioning unit (PCU) for the material to be processed, wherein at least one tool that can be rotated or rotated about an axis of rotation, optionally several rotatable or rotating tools, is or are arranged in the container for moving, mixing, heating and optionally crushing the material, wherein a container opening is formed in the container through which the pretreated material can be discharged from the interior of the container.
  • the container opening is formed in particular in a side wall of the container, in particular in the area of or at the height of the lowest or closest tool to the ground.
  • at least one conveyor or extruder is provided for receiving the material discharged from the container via the container opening.
  • a measuring device for measuring the torque of the conveyor or extruder
  • a control device that is in communication connection or data communication with the measuring device is provided for controlling the speed of the tool or at least one of the tools, wherein the control device is designed and/or configured to control the speed of the tool depending on the torque of the conveyor or extruder.
  • the control device therefore controls the speed of the tool depending on the torque of the conveyor or extruder measured by the measuring device.
  • extruder and extruder screw refer to conveyors or conveyor screws with which the material is completely or partially melted, i.e. classic extruders, but also conveyors or conveyor screws with which the softened material is only agglomerated but not melted.
  • agglomerating screws or agglomerating screws With such agglomerating screws or agglomerating screws, the material is only briefly compressed and sheared, but not plasticized.
  • the agglomerating screw therefore delivers material at its output which is not completely melted, but consists of particles that have only melted on their surface and which have baked together in a manner similar to sintering. In both cases, however, pressure is exerted on the material via the screw during conveying and it is compacted.
  • a torque detection unit can be arranged in the connection area between the gear output shaft and the extruder shaft for contactless detection of the torque that can be transmitted to the extruder shaft via the gear output shaft and the connection area.
  • Other systems for continuously monitoring the torque of conveyors or extruders are also known, for example torque sensors based on the principle of magnetostriction. Such systems are used primarily to detect and exclude possible overload situations in order to be able to operate the extruder closer to the load limits, for example, in order to increase the drive power or the torque density.
  • the torque of the conveyor or extruder is continuously measured at defined, in particular regular, intervals.
  • An advantageous device is accordingly characterized in that the measuring device is designed and configured to continuously measure the torque of the conveyor or extruder at defined, in particular regular, intervals.
  • the torque is measured during the duration of the process either at predefined times or at defined time intervals or distances and the data is transmitted to the control device in order to be able to react quickly and continuously to changes and to adjust the speed of the tools.
  • the conveyor or the extruder is operated at a fixed speed.
  • An advantageous device is accordingly characterized in that the control device is designed and configured to operate the conveyor or extruder at a fixed speed.
  • the speed of the tool is reduced when the torque of the conveyor or extruder increases, or the speed of the tool is increased when the torque of the conveyor or extruder decreases.
  • An advantageous device is accordingly characterized in that the control device is designed and configured to reduce the speed of the tool when the torque of the conveyor or extruder increases and/or to increase the speed of the tool when the torque of the conveyor or extruder decreases.
  • the speed of the tools nWE [rpm] in the PCU is defined as a function of the torque of the conveyor or extruder MEx [Nm]. If the speed of the tools is reduced as the torque of the conveyor or extruder increases, this leads to fewer stuffing cycles and thus to a lower filling level of the conveyor or extruder or the screw flights of the conveyor or extruder. This in turn leads to a decrease in the torque of the conveyor or extruder. This can be mapped accordingly by a PID controller.
  • the speed of the tool is controlled in such a way that the torque of the conveyor or extruder remains constant or the torque fluctuations are less than +/- 5%, preferably less than +/- 3%.
  • An advantageous device is accordingly characterized in that the control device is designed to adjust the speed of the tool in such a way that the torque of the conveyor or extruder remains constant or is halved or the torque fluctuations are less than +/- 5%, preferably less than +/- 3%.
  • the torque curve of the conveyor or extruder can be kept as constant as possible and peaks or major changes can be avoided.
  • the speed of the tool is controlled in such a way that the filling level of the conveyor or extruder remains constant or the fluctuations in the filling level are small/less than +/- 10%, preferably less than +/- 5%.
  • An advantageous device is accordingly characterized in that the control device is designed to set the speed of the tool in such a way that the filling level of the conveyor or extruder remains constant or is halved or the fluctuations in the filling level are small/less than +/- 10%, preferably less than +/- 5%.
  • the filling level of the conveyor or extruder or the screw(s) of the conveyor or extruder can be determined or calculated in a practical way or can be done e.g. by measuring the pressure in the screw or by using ultrasound measurement, as described e.g. in AT 505618 B1.
  • the material preparation sometimes follows different rules than the feeding of the conveyor or extruder.
  • different parameters in the input material e.g. highly variable moisture levels
  • the speed of the tool is controlled in such a way that the speed of the tool does not fall below a certain minimum speed.
  • An advantageous device is accordingly characterized in that the control device is designed to set the speed of the tool in such a way that the speed of the tool does not fall below a certain minimum speed.
  • the speed of the tool can also be adjusted, in particular increased, independently of the torque of the conveyor or extruder.
  • An advantageous device is accordingly characterized in that the speed of the tool can also be adjusted, in particular increased, independently of the torque of the conveyor or extruder.
  • the tools in the container are arranged in at least two tool levels one above the other.
  • An advantageous device is accordingly characterized in that several, at least two, tools are arranged in the container in different tool levels or at different distances from the bottom surface or lowest region of the container and that the tools in the container are arranged in at least two tool levels one above the other.
  • the material to be processed is often fed into the top of the container, passes through the container from top to bottom for a certain dwell time, is heated, softened and mixed, and is then discharged into the conveyor or extruder at the bottom.
  • Tools at different heights or distances from the ground facilitate advantageous processing and increase flexibility.
  • the lowest tool level is arranged in the area or at the height of the feed opening of the conveyor or extruder.
  • An advantageous device is accordingly characterized in that the lowest tool level is arranged in the area or at the height of the container opening or the feed opening of the conveyor or extruder connected to the container opening.
  • the tools in the individual tool levels can be rotated independently of one another and at different speeds, in particular via separate drives.
  • An advantageous device is accordingly characterized in that the tools in the individual tool levels can be rotated independently of one another and at different speeds, in particular via separate drives.
  • the speed of the tool in the lowest tool level is controlled as a function of the torque of the conveyor or extruder.
  • An advantageous device is accordingly characterized in that the speed of the tool in the lowest tool level can be controlled by the control device as a function of the torque of the conveyor or extruder.
  • the speed of the tools on the lowest tool level i.e. in the area of the filling opening of the conveyor or extruder, is controlled depending on the torque of the conveyor or extruder.
  • the speed of the tools on the other higher tool levels can be controlled depending on the torque of the conveyor or extruder, but this does not have to be the case, i.e. these tools can also rotate at a defined or adjustable speed that does not depend on the torque of the conveyor or extruder or is not torque-controlled via the control device.
  • the polymer material in the upper area of the container can be processed at higher speeds and with a correspondingly higher energy input, i.e. at higher temperatures.
  • the speed of the tools is then adjusted accordingly in order to keep the torque of the conveyor or extruder or the filling level constant. This achieves a degree of freedom or a decoupling of the material preparation in the container from the feeding of the conveyor or extruder.
  • the speed of the tool is only controlled in the lowest tool level as a function of the torque of the conveyor or extruder and the speed of the tool or tools in the other tool level(s) above is controlled or adjusted independently of the torque of the conveyor or extruder.
  • An advantageous device is accordingly characterized in that the speed of the tool can only be controlled in the lowest tool level by the control device as a function of the torque of the conveyor or extruder and the speed of the tool or tools in the other tool level(s) above is controlled or adjusted independently of the torque of the conveyor or extruder.
  • the speed of the tools of the other higher tool levels is not controlled depending on the torque of the conveyor or extruder, but differently.
  • the speeds of all tools in each tool level are controlled separately and independently of one another as a function of the torque of the conveyor or extruder.
  • An advantageous device is accordingly characterized in that the speeds of all tools in each tool level can be controlled separately and independently of one another by the control device as a function of the torque of the conveyor or extruder.
  • the speeds of all tools in all tool levels are torque-controlled, but can be adjusted independently of each other or individually.
  • the speed of the tool or tools in the other tool level(s) above is regulated such that a certain material temperature is reached in this area. It is also advantageous if the temperature of the material in this area is measured and the speed of the tool or tools in the other tool level(s) above is controlled or changed depending on this material temperature.
  • An advantageous device is accordingly characterized in that the speed of the tool or tools in the other tool level(s) above is regulated such that a certain material temperature is reached in this area and/or that the speed of the tool or tools in the other tool level(s) above can be controlled or changed depending on this material temperature.
  • the tools are advantageously discs, rods or bars, in particular with knives arranged thereon.
  • tools are arranged in several tool levels, in particular several disks one above the other, they can, but do not have to, be the same size, and can therefore also have different dimensions or diameters.
  • An advantageous device is characterized in that the conveyor has at least one compressing screw and is designed as a single-screw extruder. Conveyors with several compressing screws are also particularly advantageous. It is particularly advantageous if the conveyor is a twin-screw extruder, in particular a co-rotating twin-screw extruder. In practice, the effects of achieving a good degree of filling are particularly advantageous with twin-screw extruders or multi-screw extruders. Especially with co-rotating, intermeshing two- or multi-screw extruders - regardless of whether a parallel course or a conical course is used.
  • the number of stuffing cycles of the lowest tool level in the area of the extruder opening has a particular influence on the filling level of the extruder system and results in a torque curve of the extruder drive that depends on the filling level.
  • the tools of the cutter-compactor introduce the pretreated material into the intake opening of the conveyor or extruder or support this process. This depends, among other things, on the direction of rotation of the screw and the direction of rotation of the tools. In this context, it has proven advantageous if, in the area in front of the container opening or in the area in front of the intake opening or feeding opening of the conveyor or extruder, the direction of rotation of the tool of the lowest level runs essentially against or in the opposite direction to the conveying direction of the conveyor or extruder.
  • Such arrangements are basically already known, for example from EP 2 558 263 B1 or EP 2 689 908 B1, and are incorporated into the present disclosure by reference.
  • the longitudinal axis of the conveyor or the screw or the longitudinal axis of the screw closest to the intake opening or the inner wall of the housing or the envelope of the screw runs tangentially to the inside of the side wall of the container, wherein the screw is preferably connected to a drive at its front side and conveys at its opposite front end to an outlet opening arranged at the front end of the housing, in particular an extruder head.
  • the opening in the PCU is connected to the intake opening immediately and directly and without a long distance or transfer path, e.g. a conveyor screw. This enables an effective and gentle material transfer.
  • an advantageous device is further characterized in that the container is cylindrical or conical.
  • the container does not necessarily have to have a circular cylindrical shape, although this shape is advantageous for practical and manufacturing reasons.
  • Container shapes that deviate from the circular cylindrical shape such as truncated cone-shaped containers or cylindrical containers with an elliptical or oval base, can be converted to a circular cylindrical container with the same capacity, assuming that the height of this fictitious container is equal to its diameter.
  • Container heights that significantly exceed the resulting mixing vortex (taking the safety distance into account) remain not taken into account because this excessive container height is not used and therefore no longer has any influence on material processing.
  • An advantageous device is characterized in that the conveyor or extruder is connected tangentially to the container and/or that the housing of the conveyor or extruder has an intake opening on its front side or in its casing wall for the material to be picked up by the screw or screws of the conveyor or extruder, and the intake opening is connected to the container opening.
  • the receiving container is essentially cylindrical with a flat base surface and a cylinder jacket-shaped side wall aligned vertically thereto. It is also structurally simple if the axis of rotation of the tool or tools coincides with the central center axis of the receiving container. In a further advantageous embodiment, it is provided that the axis of rotation of the tool or tools or the central center axis of the container are aligned vertically and/or normal to the base surface. This also applies analogously to conical containers. These special geometries optimize the feed behavior in a structurally stable and simply constructed device.
  • the tool or, if several tools are arranged one above the other, the lowest tool closest to the floor, as well as the opening are arranged a short distance from the floor surface, in particular in the area of the lowest quarter of the height of the receiving container.
  • the distance is defined and measured from the lowest edge of the opening or the intake opening to the container floor in the edge area of the container. Since the corner edge is usually rounded, the distance is measured from the lowest edge of the opening along the imaginary extension of the side wall downwards to the imaginary extension of the container floor outwards. Suitable distances are 10 to 400 mm.
  • PCU preconditioning unit
  • Fig. 1 shows a first embodiment of a device according to the invention.
  • Fig. 2 shows a further embodiment of a device according to the invention.
  • Fig. 3 shows yet another embodiment of a device according to the invention.
  • Fig. 4 shows the result of a comparative test not according to the invention.
  • Fig. 5 shows the result of a comparative test.
  • Fig. 1 shows a first advantageous embodiment of a device according to the invention for processing or preparing polymer materials, in particular thermoplastic waste plastic for recycling purposes.
  • the basic structure and the basic mode of operation of such a cutter-compactor-extruder combination is well known, for example from EP 2 558 263 or EP 2 689 908, and is only briefly described below. It should also be noted that the representations in Figures 1 to 3 are only schematic.
  • the device shown in Fig. 1 comprises a cylindrical container or cutter-compactor or a preconditioning unit (PCU) 1 for receiving the polymer material to be processed.
  • a container 1 is already well known, for example, from EP 123 771.
  • the container 1 is cylindrical with a flat base surface and a cylinder-shaped side wall 4 aligned vertically thereto.
  • a rotatable or rotating tool 3a is arranged in the container 1.
  • the tool 3a is a flat carrier disk arranged at a short distance from the base surface, rotating about an axis of rotation, aligned parallel to the base surface, with knives 7 mounted on its upper side.
  • the carrier disk is driven to rotate via a motor 300a via an axis 2a, with the motor 300a located below the container 1.
  • the axis of rotation or the axis 2a is arranged here in the central longitudinal axis or middle axis of the container 1.
  • the tool 3a is used, among other things, to move, mix, heat and crush the material in the container 1.
  • thermoplastic materials are accordingly mixed, heated, softened, compacted, pre-degassed, dried, dehumidified, cut, crushed, crystallized and/or homogenized in the container 1 and their bulk density is increased.
  • the rotation of the tool 3a creates a mixing vortex in the material and the material remains in the container 1 for a certain period of time and is pretreated there accordingly.
  • a container opening 5 is formed in the side wall 4 of the container 1.
  • the housing or the feeding opening of a conveyor 6, here a compressing twin-screw extruder 6, is tangentially connected to this container opening 5.
  • the intake or feeding is particularly sensitive and constant feeding at as consistent a level as possible is particularly important.
  • the outer edges of the tool 3a extend relatively close to the side wall 4, approximately 5% of the radius.
  • the screw of the extruder 6 closest to the container is adapted to the contour of the inner wall 4 of the container 1 and set back in the area of the container opening 5. No part of the extruder 6 protrudes into the interior of the container 1.
  • the tools 3a and the blades 7 are at approximately the same height or level as the central longitudinal axis of the extruder 6.
  • the plastic material to be processed is introduced into the container 1.
  • the introduced plastic material is crushed by the rotating tool 3a, mixed and heated and softened by the mechanical friction energy introduced, but not melted.
  • the softened but not melted material is discharged from the container 1 through the container opening 5 and fed to the extruder 6 or the extruder 6 is fed in this way.
  • the extruder 6 is a conventional co-rotating twin-screw extruder, which is known per se and in which the softened plastic material is melted in a first zone, then compressed and the polymer melt then exits or is granulated on the opposite side.
  • a measuring device (not shown here) is provided for measuring the torque of the extruder 6 or the two extruder screws. Such torque measuring devices for extruders are known.
  • a control device (also not shown) is provided for controlling the speed of the tool 3a, which is in communication connection or data communication with the measuring device. This control device controls the speed of the tool 3a depending on the torque of the extruder 6 measured by the measuring device.
  • the torque of the extruder 6 is continuously measured here at defined, suitably short time intervals or distances and the data is transmitted to the control device in order to be able to react quickly and continuously to changes and to adjust the speed of the tool 3a.
  • the speed of the tool 3a is controlled such that the torque of the extruder 6 remains essentially constant and the fluctuations in the torque are less than +/- 5%.
  • the device of Fig. 2 is constructed largely analogously to the device of Fig. 1, but has two tools 3a, 3b in the container 1 in two superimposed tool planes 30a, 30b, specifically two carrier disks with knives arranged parallel to each other.
  • the lower tool 3a or the lowest tool level 30a is arranged in the area or at the height of the container opening 5 or the intake opening of the twin-screw extruder 6.
  • the upper tool 3b or the upper tool level 30a is arranged in the middle to upper area of the container 1.
  • the tools 3a, 3b in the two tool levels 30a, 30b can be rotated independently of one another and at different speeds via two separate drives 300a, 300b arranged below and above the container 1. According to the invention, the rotational speed of the lower tool 3a in the lowest tool level 30a is controlled as a function of the torque of the extruder 6.
  • the speed of the other, overlying tool 3b can be adjusted independently of the torque of the extruder 6.
  • These tools 3b can, for example, rotate at a fixed, freely adjustable speed or a speed dependent on other parameters that does not depend on the torque of the conveyor or extruder or is not torque-controlled via the control device.
  • the device according to Fig. 3 is again a device analogous to the device in Fig. 2.
  • both tools 3a and 3b are driven from below, i.e. via motors or drives 300a, 300b, both of which are arranged below the container 1.
  • the rotation or drive axes 2a and 2b are concentric with one another.
  • HD-PE bottle grindings were used as the test material. This material was obtained from used containers from the hygiene sector, e.g. shampoo bottles, or from cleaning, e.g. household cleaners. This material was first crushed and then pre-cleaned in a washing system. The basic properties or parameters of this material are that it is easy to pour, but has different bulk densities and also different moisture contents.
  • Each of the test systems had a measuring device for measuring the torque of the extruder and a control device connected to the measuring device for controlling the speed of the tool.
  • the control device was programmed, designed and set up to control the speed of the tool depending on the torque of the conveyor or extruder.
  • a preconditioning unit PCU
  • a container or a cutter-compactor which had a tool with a variable speed drive.
  • a single (lower) tool level was constructed here, which was arranged in the area of the container opening or in the area of the extruder intake. The speed of this tool was therefore controlled according to the invention as a function of the torque of the extruder.
  • the filling level of the extruder could be kept constant even in this configuration 1.
  • the feeding behavior of the extruder, the throughput and the throughput consistency were also improved and the quality of the PE polymer materials obtained was very high.
  • PCU configuration 2 (comparable to a device according to Fig. 2 or Fig. 3), a PCU was used that had two variable speed drives.
  • a first lower tool level (filling level) was arranged in the area of the extruder intake and the speed of the tools in this tool level was influenced and controlled by the torque of the extruder. According to the invention, the speed of this tool was therefore controlled as a function of the torque of the extruder.
  • a second tool level above was arranged above the first tool level or filling level. This was designed with a second drive with a variable speed.
  • This second tool level (which can also consist of several tool levels one above the other) was responsible for the advantageous processing of the incoming material.
  • the speed of the tools on this tool level was regulated so that the energy input into the material occurs in such a way that a certain material temperature is reached.
  • the material temperature was measured with measuring systems that protrude into the material or record the temperature non-contacting from the side or from above. This temperature was essentially determined by the polymer introduced. It was to be ensured that the incoming material chips reached a certain temperature that was close to the softening temperature of the polymer. This ensured that a certain pre-compaction occurred, i.e.
  • the bulk density was evened out, and furthermore that the melting process in the extruder was facilitated because the material was heated close to the softening point. Since the softening temperatures of the thermoplastic polymers used here are in the range in which where the water evaporates, the residual moisture of the incoming material has also been removed.
  • Fig. 5 shows the change in the extruder torque depending on the speed of the tools in the lowest tool level of the PCU.
  • the speed of the tools in the lowest tool level of the PCU was varied depending on the extruder torque.
  • the needs of the incoming material, e.g. moisture, compaction and material temperature in the PCU did not have to be taken care of directly, as this was done by the upper tool in the upper tool level with its own drive.
  • Fig. 5 Clearly visible in Fig. 5 is the advantageously uniform torque of the extruder, which shows little or no fluctuations. In this way, the filling level of the extruder could be kept extremely constant and also sufficiently high. The feeding behavior of the twin-screw extruder, the throughput and the throughput consistency were improved. The quality of the HD-PE granules obtained in this way was very satisfactory.

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Abstract

The invention relates to a method and a device for processing or treating polymer materials, in particular thermoplastic waste plastic for recycling purposes, wherein, in a container or cutter-compactor (1), the polymer materials to be processed are, by means of at least one rotatable or rotating tool (3a, 3b), optionally a plurality of rotatable or rotating tools (3a, 3b), moved, mixed, heated and optionally comminuted, and wherein the polymer materials, which are in the form of pieces or particles, are subsequently discharged from the container (1) and introduced into a conveyor (6), in particular an extruder (6), preferably a twin-screw or multiple-screw extruder, in particular in order to be compacted and melted or agglomerated therein. According to the invention, the torque of the conveyor (6) is measured and the rotational speed of the tool or of at least one of the tools (3a, 3b) is controlled or changed according to the torque of the conveyor (6).

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung von Polymermaterialien Method and device for processing polymer materials
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bearbeitung bzw. Aufbereitung von Polymermaterialien, insbesondere von thermoplastischem Abfallkunststoff zu Recyclingzwecken, gemäß den Oberbegriffen von Anspruch 1 bzw. von Anspruch 16. The invention relates to a method and a device for processing or preparing polymer materials, in particular thermoplastic waste plastic for recycling purposes, according to the preambles of claim 1 and claim 16, respectively.
Verfahren und Vorrichtungen, bei denen eine Kombination aus einem Behälter bzw. einer Preconditioning Unit (PCU) und einem daran angeschlossenen Förderer, insbesondere einem Extruder, zur Aufbereitung von Polymerabfällen, insbesondere von unterschiedlichen thermoplastischen Kunststoffen, eingesetzt werden, sind hinreichend bekannt. Methods and devices in which a combination of a container or a preconditioning unit (PCU) and a conveyor connected to it, in particular an extruder, are used for processing polymer waste, in particular different thermoplastics, are well known.
Oft werden dabei vor ein Extrusionssystem Vorrichtungen zur Vorbehandlung der zu bearbeitenden Materialien geschaltet, beispielsweise bekannte Schneidverdichter bzw. Preconditioning Units (PCU), wobei es sich zumeist um direkt an einen Extruder angekoppelte Behälter mit umlaufenden Werkzeugen handelt. Diesem, dem Extrusionsprozess vorgelagerten, Aufbereitungsschritt in der PCU kommt dabei unter anderem auch die Aufgabe zu, die Form und Eigenschaften der Polymermaterialien entsprechend zu verändern. Dabei ist es zielführend Energie in das Material einzubringen. Die thermoplastischen Materialien werden in der Vorbehandlungseinheit unter anderem gemischt, erwärmt, erweicht, verdichtet, vorentgast, getrocknet, entfeuchtet, geschnitten, zerkleinert, kristallisiert und/oder homogenisiert und deren Schüttdichte wird erhöht. Often, devices for pre-treating the materials to be processed are connected upstream of an extrusion system, for example well-known cutting compactors or preconditioning units (PCU), which are usually containers with rotating tools that are directly connected to an extruder. This preparation step in the PCU, which precedes the extrusion process, also has the task of changing the shape and properties of the polymer materials accordingly. It is useful to introduce energy into the material. The thermoplastic materials are mixed, heated, softened, compacted, pre-degassed, dried, dehumidified, cut, crushed, crystallized and/or homogenized in the pre-treatment unit, among other things, and their bulk density is increased.
Die derart vorbehandelten Polymere werden dann in einen Extruder ausgebracht, um verdichtet, insbesondere aufgeschmolzen, zu werden. Solche Kombinationsvorrichtungen sind seit langem bekannt, beispielsweise aus der EP 2 558 263 oder der EP 2 689 908. The polymers pretreated in this way are then fed into an extruder to be compressed, in particular melted. Such combination devices have been known for a long time, for example from EP 2 558 263 or EP 2 689 908.
Durch die im Behälter bzw. der PCU umlaufenden Misch- und Zerkleinerungswerkzeuge wird auch der Befüllungs- bzw. Beschickungsvorgang des an den Behälter angeschlossenen Förderers oder Extruders unterstützt. Sowohl der Fördervorgang, aber auch der Extrusionsvorgang, ist in der Regel dann besonders effizient, wenn der Befüllungsgrad der Schnecke gleichbleibend und ausreichend hoch ist. Der Bereich der Beschickung des Förderers oder Extruders ist also sensibel und hat maßgeblichen Miteinfluss auf das zu erreichende Endergebnis bzw. die Qualität der Rezyklate. In diesem Zusammenhang spielen beispielsweise auch der Abstand der Misch- und Zerkleinerungswerkzeuge zur Förder- oder Extruderschnecke, die Form und Größe der Beschickungsöffnung, die Drehrichtung der Mischwerkzeuge im Verhältnis zur Förderrichtung des Förderers oder Extruders eine gewisse Rolle, allerdings auch auf Seiten des Förderers oder Extruders unter anderem das Profil des Schneckensteges, die Form des Schneckengrundes bzw. die freie offene Fläche des Schneckenganges. Bei einem ungünstigen Einzugsverhalten des Förderers oder Extruders kann es beispielsweise zu einem Pumpen des Volumendurchsatzes kommen, d.h. zu einer Veränderung des Durchsatzes über die Zeit, wobei dies für einen verlässlichen Betrieb und für die Qualität der Rezyklate nachteilig ist. The mixing and shredding tools rotating in the container or the PCU also support the filling or feeding process of the conveyor or extruder connected to the container. Both the conveying process and the extrusion process are usually particularly efficient when the filling level of the screw is constant and sufficiently high. The area of feeding of the conveyor or extruder is therefore sensitive and has a significant influence on the end result to be achieved or the quality of the recyclates. In this context, for example, the distance of the mixing and shredding tools to the conveyor or extruder also plays a role. Extruder screw, the shape and size of the feed opening, the direction of rotation of the mixing tools in relation to the conveying direction of the conveyor or extruder all play a certain role, but also on the conveyor or extruder side, the profile of the screw flight, the shape of the screw base or the free open area of the screw flight. If the feed behavior of the conveyor or extruder is unfavorable, for example, the volume throughput can pump, i.e. the throughput changes over time, which is detrimental to reliable operation and the quality of the recyclates.
Es hat daher im Stand der Technik nicht an Versuchen gefehlt, den sensiblen Bereich der Beschickung bzw. des Einzugs eines Förderers oder Extruders entweder konstruktiv anzupassen bzw. so zu gestalten, dass das Einzugsverhalten und die Befütterung der Schnecke bestmöglich unterstützt werden und beispielsweise auch toleranter gegen betriebsbedingte Materialunterschiede wird. There has therefore been no lack of attempts in the state of the art to either structurally adapt the sensitive area of the feeding or intake of a conveyor or extruder or to design it in such a way that the intake behavior and feeding of the screw are supported in the best possible way and, for example, also become more tolerant of operational material differences.
Insbesondere um besondere Materialgüten zu erreichen und auch um diese Materialien zu Compoundieren werden neben Einschneckenextrudern auch Doppelschnecken- oder Mehrwellen-Extruder eingesetzt. Diese Extrudersysteme sind ebenfalls direkt an die PCU angekoppelt. Dabei bringt die unterste Werkzeugebene des Behälters, die bevorzugt aus einer Scheibe bestehen kann, auf die Werkzeuge montiert werden können, und im Bereich der Extruderöffnung lokalisiert ist, die vorbehandelten Materialien in die Extrusionsvorrichtung ein. In order to achieve special material qualities and also to compound these materials, twin-screw or multi-screw extruders are used in addition to single-screw extruders. These extruder systems are also directly coupled to the PCU. The lowest tool level of the container, which can preferably consist of a disk on which tools can be mounted and is located in the area of the extruder opening, introduces the pre-treated materials into the extrusion device.
Die Anzahl der Stopfzyklen der Werkzeuge der untersten Werkzeugebene im Bereich der Förderöffnung oder Extruderöffnung hat generell einen besonderen Einfluss auf den Füllgrad des Förderers oder Extruders. Weiters ist die mittlere Schüttdichte der Materialien in der PCU, insbesondere im untersten Bereich der PCU, entsprechend der mittleren Verdichtung, für den Füllgrad mitverantwortlich. Dabei ist es relativ unerheblich, ob der Förderer oder Extruder von der Seite oder im Bereich des Zwickels der Doppelschnecke befüllt wird, oder mit welcher Drehrichtung der Werkzeuge die Förderöffnung oder Extruderöffnung befüllt wird. The number of stuffing cycles of the tools of the lowest tool level in the area of the conveyor opening or extruder opening generally has a particular influence on the filling level of the conveyor or extruder. Furthermore, the average bulk density of the materials in the PCU, especially in the lowest area of the PCU, corresponding to the average compaction, is also responsible for the filling level. It is relatively unimportant whether the conveyor or extruder is filled from the side or in the area of the gusset of the twin screw, or in which direction the tools rotate to fill the conveyor opening or extruder opening.
Das in den Förderer oder Extruder eingezogene Material wird unmittelbar weitertransportiert und es ergibt sich ein vom Füllgrad abhängiger Drehmoment-Verlauf des Antriebs des Förderers oder Extruders. Grundsätzlich wird versucht den Drehmoment-Verlauf des Förderers oder Extruders bzw. den Füllgrad des Förderers oder Extruders möglichst konstant zu halten. Das ergibt eine qualitativ gute Aufschmelzung der Polymere, ohne dass es zu Scherspitzen, die zu einer Übertemperatur der Polymer-Schmelze führen können, kommt. Eine zu starke Unterfütterung des Förderers oder Extruders, also ein zu geringer Füllgrad, kann zu Durchsatzverlusten und zu Scherspitzen führen, aber auch in schlecht homogenisierten Polymeren resultieren. Es ist für die Qualität der Rezyklate und die Wirtschaftlichkeit dementsprechend vorteilhaft, den Füllgrad des Förderers oder Extruders konstant zu halten. The material drawn into the conveyor or extruder is immediately transported further and the result is a torque curve of the drive of the conveyor or extruder that depends on the filling level. Basically, the attempt is made to keep the torque curve of the conveyor or extruder or the filling level of the conveyor or extruder as constant as possible. This results in high-quality melting of the polymers without shear peaks that can lead to an overheating of the polymer melt. Too much underfeeding of the conveyor or extruder, i.e. too low a filling level, can lead to throughput losses and shear peaks, but can also result in poorly homogenized polymers. It is therefore advantageous for the quality of the recyclates and the economic efficiency to keep the filling level of the conveyor or extruder constant.
In Fig. 4 ist beispielhaft eine unvorteilhafte Drehmomentveränderung des Extruders in Abhängigkeit von der Drehzahl des Werkzeugs dargestellt. Hier wurde beispielsweise die Drehzahl des Werkzeugs variiert, um zu versuchen den Bedürfnissen des einkommenden Materials in Richtung Feuchtigkeit, Verdichtung und Materialtemperatur in der PCU Genüge zu tun, was in deutlichen, und u.a. für das Fütterungsverhalten und die Materialqualität nachteiligen, Schwankungen des Drehmoments des Extruders und der Drehzahl der Werkzeuge resultierte. Fig. 4 shows an example of an unfavorable change in the torque of the extruder depending on the speed of the tool. Here, for example, the speed of the tool was varied in an attempt to meet the needs of the incoming material in terms of moisture, compaction and material temperature in the PCU, which resulted in significant fluctuations in the torque of the extruder and the speed of the tools, which were detrimental to the feeding behavior and material quality, among other things.
Bereits eine bloße Durchmischung der Materialien in der PCU wirkt bis zu einem gewissen (geringen) Grad dämpfend auf allfällige Schüttdichtenschwankung der Eingangsmaterialien. Eine Durchmischung allein und oftmals auch eine intensive Vorbehandlung der Materialien in der PCU ist allerdings in einigen Fällen nicht ausreichend und es gelingt nicht in allen Fällen die Schüttdichte über längere Zeit ausreichend konstant zu halten. Vielmehr schwankt die Schüttdichte der aufbereiteten Materialien über die Zeit von einem Mittelwert nach oben und nach unten. Dies ist bereits nachteilig und bewirkt die beschriebenen Nachteile. Simply mixing the materials in the PCU has a dampening effect to a certain (small) degree on any fluctuations in the bulk density of the input materials. However, mixing alone and often also intensive pre-treatment of the materials in the PCU is not sufficient in some cases and it is not always possible to keep the bulk density sufficiently constant over a longer period of time. Rather, the bulk density of the processed materials fluctuates over time from an average value up and down. This is already disadvantageous and causes the disadvantages described.
Es ist damit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art bereitzustellen, mit der der Füllgrad des Förderers oder des Extruders möglichst konstant gehalten werden kann. It is therefore an object of the present invention to provide a method or a device of the type mentioned at the outset with which the filling level of the conveyor or the extruder can be kept as constant as possible.
Diese Aufgabe wird verfahrensgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Dementsprechend wird ein Verfahren zur Bearbeitung bzw. Aufbereitung von Polymermaterialien, insbesondere von thermoplastischem Abfallkunststoff zu Recyclingzwecken, vorgesehen, wobei die zu bearbeitenden Polymermaterialien in einem Behälter oder Schneidverdichter oder einer Preconditioning Unit (PCU) durch zumindest ein drehbares bzw. rotierendes Werkzeug, gegebenenfalls mehrere drehbare bzw. rotierende Werkzeuge, bewegt, gemischt, erwärmt und gegebenenfalls zerkleinert werden, und wobei die stückig bzw. teilchenförmig vorliegenden Polymermaterialien anschließend aus dem Behälter ausgebracht und in einen Förderer oder Extruder, eingebracht werden, insbesondere um dort weiter verdichtet und aufgeschmolzen oder agglomeriert zu werden. This object is achieved according to the method by the characterizing features of claim 1. Accordingly, a method for processing or preparing polymer materials, in particular thermoplastic waste plastic for recycling purposes, is provided, wherein the polymer materials to be processed are moved, mixed, heated and optionally comminuted in a container or cutting compactor or a preconditioning unit (PCU) by at least one rotatable or rotating tool, optionally several rotatable or rotating tools, and wherein the polymer materials in lumpy or particulate form are then removed from the container and introduced into a conveyor or extruder, in particular in order to be further compacted and melted or agglomerated there.
Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass das Drehmoment des Förderers oder Extruders gemessen wird, und die Drehzahl des Werkzeugs oder zumindest eines der Werkzeuge in Abhängigkeit vom gemessenen Drehmoment des Förderers oder Extruders gesteuert bzw. verändert wird. According to the invention, the torque of the conveyor or extruder is measured and the speed of the tool or at least one of the tools in controlled or changed depending on the measured torque of the conveyor or extruder.
Diese Aufgabe wird vorrichtungsgemäß analog durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 16 gelöst. Dementsprechend wird eine Vorrichtung zur Bearbeitung bzw. Aufbereitung von Polymermaterialien, insbesondere von thermoplastischem Abfall kunststoff zu Recyclingzwecken, vorgesehen, die insbesondere zur Durchführung des obigen Verfahrens geeignet ist, mit zumindest einem Behälter oder Schneidverdichter oder einer Preconditioning Unit (PCU) für das zu bearbeitende Material, wobei im Behälter zumindest ein um eine Drehachse drehbares bzw. rotierendes Werkzeug, gegebenenfalls mehrere drehbare bzw. rotierende Werkzeuge, zur Bewegung, Mischung, Erwärmung und gegebenenfalls Zerkleinerung des Materials angeordnet ist bzw. sind, wobei im Behälter eine Behälteröffnung ausgebildet ist, durch die das vorbehandelte Material aus dem Inneren des Behälters ausbringbar ist. Die Behälteröffnung ist insbesondere in einer Seitenwand des Behälters ausgebildet, insbesondere im Bereich des bzw. der Höhe des untersten oder bodennächsten Werkzeugs. Weiter ist zumindest ein Förderer oder ein Extruder zur Aufnahme des aus dem Behälter über die Behälteröffnung ausgebrachten Materials vorgesehen. This object is achieved in accordance with the device analogously by the characterizing features of claim 16. Accordingly, a device for processing or preparing polymer materials, in particular thermoplastic waste plastic for recycling purposes, is provided, which is particularly suitable for carrying out the above method, with at least one container or cutter-compactor or a preconditioning unit (PCU) for the material to be processed, wherein at least one tool that can be rotated or rotated about an axis of rotation, optionally several rotatable or rotating tools, is or are arranged in the container for moving, mixing, heating and optionally crushing the material, wherein a container opening is formed in the container through which the pretreated material can be discharged from the interior of the container. The container opening is formed in particular in a side wall of the container, in particular in the area of or at the height of the lowest or closest tool to the ground. Furthermore, at least one conveyor or extruder is provided for receiving the material discharged from the container via the container opening.
Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass eine Messeinrichtung zur Messung des Drehmoments des Förderers oder Extruders vorgesehen ist, dass eine mit der Messeinrichtung in Kommunikationsverbindung bzw. Datenkommunikation stehende Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Drehzahl des Werkzeugs oder zumindest eines der Werkzeuge vorgesehen ist, wobei die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet und/oder eingerichtet ist, die Drehzahl des Werkzeugs in Abhängigkeit vom Drehmoment des Förderers oder Extruders zu steuern. Die Steuerungseinrichtung steuert also die Drehzahl des Werkzeugs in Abhängigkeit vom von der Messeinrichtung gemessenen Drehmoment des Förderers oder Extruders. According to the invention, a measuring device is provided for measuring the torque of the conveyor or extruder, and a control device that is in communication connection or data communication with the measuring device is provided for controlling the speed of the tool or at least one of the tools, wherein the control device is designed and/or configured to control the speed of the tool depending on the torque of the conveyor or extruder. The control device therefore controls the speed of the tool depending on the torque of the conveyor or extruder measured by the measuring device.
Es wird somit erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Drehzahl, mit der das bzw. die Werkzeuge in der PCU bzw. im Behälter rotieren, über das Drehmoment des Förderers oder Extruders direkt zu beeinflussen, zu steuern bzw. zu ändern. Durch die derart angepassten Drehzahlen der Werkzeuge werden die Stopfzyklen in das Fördersystem oder Extrudersystem direkt beeinflusst und verändert sich entsprechend der Füllgrad der Schneckengänge des Förderers oder Extruders und in weiterer Folge wiederum das Drehmoment des Förderers oder Extruders. Auf diese Weise kann der Füllgrad des Förderers oder Extruders konstant gehalten werden. Das Befütterungsverhalten der Schnecke wird verbessert und der Durchsatz sowie die Durchsatzkonstanz wird ebenfalls verbessert. Das Gesamtsystem aus Schneidverdichter und Förderer oder Extruder wird dadurch stabiler und leistungsfähiger. Weiters kann die Qualität der erhaltenen Polymermaterialien erhöht und die Wirtschaftlichkeit im Betrieb gesteigert werden. It is therefore proposed according to the invention to directly influence, control or change the speed at which the tool(s) rotate in the PCU or in the container via the torque of the conveyor or extruder. The tool speeds adjusted in this way directly influence the stuffing cycles in the conveyor system or extruder system and change the filling level of the screw flights of the conveyor or extruder and, as a result, the torque of the conveyor or extruder. In this way, the filling level of the conveyor or extruder can be kept constant. The feeding behavior of the screw is improved and the throughput and throughput consistency are also improved. The overall system of cutter-compactor and conveyor or extruder is thus more stable and efficient. Furthermore, the The quality of the polymer materials obtained can be increased and the economic efficiency of the operation can be increased.
Grundsätzlich sind die erwähnten Effekte bei allen Förderern oder Extrudern relevant und präsent, das heißt nicht nur bei komprimierenden Schnecken für Extruder bzw. Agglomeratoren, sondern auch bei nicht oder weniger komprimierenden Schnecken mit überwiegender oder reiner Förderfunktion. In principle, the effects mentioned are relevant and present in all conveyors or extruders, i.e. not only in compressing screws for extruders or agglomerators, but also in non- or less compressing screws with a predominant or pure conveying function.
Unter dem allgemeinen Begriff „Förderer“ werden vorliegend sowohl Anlagen mit nicht komprimierenden oder dekomprimierenden Schnecken, als auch Anlagen mit komprimierenden Schnecken, also mit Extruderschnecken mit agglomerierender oder plastifizierender Wirkung, verstanden. The general term “conveyor” refers here to systems with non-compressing or decompressing screws as well as systems with compressing screws, i.e. with extruder screws with an agglomerating or plasticizing effect.
Unter den Begriffen „Extruder“ bzw. „Extruderschnecke“ werden in vorliegendem Text Förderer bzw. Förderschnecken verstanden, mit denen das Material vollständig oder teilweise aufgeschmolzen wird, also klassische Extruder, aber auch Förderer bzw. Förderschnecken, mit denen das erweichte Material nur agglomeriert, jedoch nicht aufgeschmolzen wird. Bei solchen agglomerierenden Schnecken bzw. Agglomerierschnecken wird das Material nur kurzzeitig stark komprimiert und geschert, nicht aber plastifiziert. Die Agglomerierschnecke liefert daher an ihrem Ausgang Material, welches nicht vollkommen geschmolzen ist, sondern aus nur an ihrer Oberfläche angeschmolzenen Teilchen besteht, die gleichsam einer Sinterung zusammengebacken sind. In beiden Fällen wird jedoch während des Förderns über die Schnecke Druck auf das Material ausgeübt und dieses verdichtet. In this text, the terms "extruder" and "extruder screw" refer to conveyors or conveyor screws with which the material is completely or partially melted, i.e. classic extruders, but also conveyors or conveyor screws with which the softened material is only agglomerated but not melted. With such agglomerating screws or agglomerating screws, the material is only briefly compressed and sheared, but not plasticized. The agglomerating screw therefore delivers material at its output which is not completely melted, but consists of particles that have only melted on their surface and which have baked together in a manner similar to sintering. In both cases, however, pressure is exerted on the material via the screw during conveying and it is compacted.
Systeme zur Messung des Drehmoments von Förderern oder Extrudern sind bekannt. So kann bei Extrudern beispielsweise im Verbindungsbereich zwischen der Getriebe- Abtriebswelle und der Extruderwelle eine Drehmoment-Erfassungseinheit zur berührungslosen Erfassung des über die Getriebe-Abtriebswelle und den Verbindungsbereich auf die Extruderwelle übertragbaren Drehmoments angeordnet sein. Auch andere Systeme zur kontinuierlichen Überwachung der Drehmomente von Förderern oder Extrudern sind bekannt, beispielsweise Drehmoment-Sensoren nach dem Prinzip der Magnetostriktion. Derartige Systeme dienen vor allem dazu mögliche Überlastsituationen zu erkennen und ausschließen, um den Extruder zB näher an die Lastgrenzen betreiben zu können, um die Antriebsleistung oder die Drehmomentdichte zu steigern. Systems for measuring the torque of conveyors or extruders are known. For example, in extruders, a torque detection unit can be arranged in the connection area between the gear output shaft and the extruder shaft for contactless detection of the torque that can be transmitted to the extruder shaft via the gear output shaft and the connection area. Other systems for continuously monitoring the torque of conveyors or extruders are also known, for example torque sensors based on the principle of magnetostriction. Such systems are used primarily to detect and exclude possible overload situations in order to be able to operate the extruder closer to the load limits, for example, in order to increase the drive power or the torque density.
Vorteilhafterweise wird das Drehmoment des Förderers oder Extruders laufend in definierten, insbesondere regelmäßigen, Abständen, gemessen. Eine vorteilhafte Vorrichtung ist entsprechend dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung dazu ausgebildet und eingerichtet ist, das Drehmoment des Förderers oder Extruders laufend in definierten, insbesondere regelmäßigen, Abständen, zu messen. Advantageously, the torque of the conveyor or extruder is continuously measured at defined, in particular regular, intervals. An advantageous device is accordingly characterized in that the measuring device is designed and configured to continuously measure the torque of the conveyor or extruder at defined, in particular regular, intervals.
Dies bedeutet, dass das Drehmoment während der Dauer des Verfahrens entweder zu vorab definierten Zeitpunkten oder in definierten Zeitintervallen bzw. -abständen gemessen wird und die Daten an die Steuereinrichtung übertragen werden, um rasch und laufend auf Änderungen reagieren und die Drehzahl der Werkzeuge einstellen zu können. This means that the torque is measured during the duration of the process either at predefined times or at defined time intervals or distances and the data is transmitted to the control device in order to be able to react quickly and continuously to changes and to adjust the speed of the tools.
Vorteilhafterweise wird der Förderer oder der Extruder mit einer fixen Drehzahl betrieben. Eine vorteilhafte Vorrichtung ist entsprechend dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet und eingerichtet ist, den Förderer oder Extruder mit einer fixen Drehzahl zu betreiben. Advantageously, the conveyor or the extruder is operated at a fixed speed. An advantageous device is accordingly characterized in that the control device is designed and configured to operate the conveyor or extruder at a fixed speed.
Läuft der Förderer oder Extruder mit einer fixen Drehzahl nEx = const [rpm], so ergeben sich bei variabler Drehzahl der Werkzeuge nW [rpm] unterschiedliche Stopfzyklen pro Drehzahl nEx. Somit verändert sich der Füllgrad der Schneckengänge und in weiterer Folge das Drehmoment des Förderers oder Extruders MEx [Nm], If the conveyor or extruder runs at a fixed speed nEx = const [rpm], the variable speed of the tools nW [rpm] results in different stuffing cycles per speed nEx. This changes the filling level of the screw flights and subsequently the torque of the conveyor or extruder MEx [Nm],
Vorteilhafterweise wird bei steigendem Drehmoment des Förderers oder Extruders die Drehzahl des Werkzeugs verringert bzw. bei sinkendem Drehmoment des Förderers oder Extruders die Drehzahl des Werkzeugs erhöht. Eine vorteilhafte Vorrichtung ist entsprechend dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet und eingerichtet ist, bei steigendem Drehmoment des Förderers oder Extruders die Drehzahl des Werkzeugs zu verringern und/oder bei sinkendem Drehmoment des Förderers oder Extruders die Drehzahl des Werkzeugs zu erhöhen. Advantageously, the speed of the tool is reduced when the torque of the conveyor or extruder increases, or the speed of the tool is increased when the torque of the conveyor or extruder decreases. An advantageous device is accordingly characterized in that the control device is designed and configured to reduce the speed of the tool when the torque of the conveyor or extruder increases and/or to increase the speed of the tool when the torque of the conveyor or extruder decreases.
Die Drehzahl der Werkzeuge nWE [rpm] in der PCU wird als Funktion des Drehmoments des Förderers oder Extruders MEx [Nm] definiert. Wenn dementsprechend bei steigendem Drehmoment des Förderers oder Extruders die Drehzahl der Werkzeuge verringert wird, führt dies zu fallenden Stopfzyklen und somit zu einem geringeren Füllgrad des Förderers oder Extruders bzw. der Schneckengänge des Förderers oder Extruders. Dies führt wiederum zu einem Sinken des Drehmoments des Förderers oder Extruders. Dies kann durch einen PID Regler entsprechend abgebildet werden. The speed of the tools nWE [rpm] in the PCU is defined as a function of the torque of the conveyor or extruder MEx [Nm]. If the speed of the tools is reduced as the torque of the conveyor or extruder increases, this leads to fewer stuffing cycles and thus to a lower filling level of the conveyor or extruder or the screw flights of the conveyor or extruder. This in turn leads to a decrease in the torque of the conveyor or extruder. This can be mapped accordingly by a PID controller.
Vorteilhafterweise erfolgt die Steuerung der Drehzahl des Werkzeugs so, dass das Drehmoment des Förderers oder Extruders konstant bleibt bzw. die Schwankungen des Drehmoments kleiner als +/- 5 %, vorzugsweise kleiner als +/- 3 %, sind. Eine vorteilhafte Vorrichtung ist entsprechend dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, die Drehzahl des Werkzeugs so einzustellen, dass das Drehmoment des Förderers oder Extruders konstant bleibt bzw. halbbar ist bzw. die Schwankungen des Drehmoments kleiner als +/- 5 %, vorzugsweise kleiner als +/- 3 %, sind. Advantageously, the speed of the tool is controlled in such a way that the torque of the conveyor or extruder remains constant or the torque fluctuations are less than +/- 5%, preferably less than +/- 3%. An advantageous device is accordingly characterized in that the control device is designed to adjust the speed of the tool in such a way that the torque of the conveyor or extruder remains constant or is halved or the torque fluctuations are less than +/- 5%, preferably less than +/- 3%.
Auf diese Weise kann erreicht werden, dass der Drehmomentverlauf des Förderers oder Extruders möglichst konstant gehalten wird und Spitzen bzw. größere Änderungen vermieden werden. In this way, the torque curve of the conveyor or extruder can be kept as constant as possible and peaks or major changes can be avoided.
Vorteilhafterweise erfolgt die Steuerung der Drehzahl des Werkzeugs so, dass der Füllgrad des Förderers oder Extruders konstant bleibt bzw. die Schwankungen des Füllgrads gering/kleiner als +/- 10 %, vorzugsweise kleiner als +/- 5 %, sind. Eine vorteilhafte Vorrichtung ist entsprechend dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, die Drehzahl des Werkzeugs so einzustellen, dass der Füllgrad des Förderers oder Extruders konstant bleibt bzw. halbbar ist bzw. die Schwankungen des Füllgrads gering/kleiner als +/- 10 %, vorzugsweise kleiner als +/- 5 %, sind. Advantageously, the speed of the tool is controlled in such a way that the filling level of the conveyor or extruder remains constant or the fluctuations in the filling level are small/less than +/- 10%, preferably less than +/- 5%. An advantageous device is accordingly characterized in that the control device is designed to set the speed of the tool in such a way that the filling level of the conveyor or extruder remains constant or is halved or the fluctuations in the filling level are small/less than +/- 10%, preferably less than +/- 5%.
Wie einleitend erwähnt, ist es auch hinsichtlich Qualität des Endprodukts und Wirtschaftlichkeit sinnvoll, den Füllgrad des Förderers oder Extruders bzw. der Schnecke(n) des Förderers oder Extruders, z.B. definiert in kg/Umdrehung, möglichst konstant zu halten. Der Füllgrad des Förderers oder Extruders kann praxistauglich ermittelt bzw. berechnet werden oder kann zB über eine Druckmessung in der Schnecke oder über Ultraschallmessung erfolgen, wie zB in der AT 505618 B1 beschrieben. As mentioned in the introduction, it is also sensible in terms of the quality of the end product and economic efficiency to keep the filling level of the conveyor or extruder or the screw(s) of the conveyor or extruder as constant as possible, e.g. defined in kg/revolution. The filling level of the conveyor or extruder can be determined or calculated in a practical way or can be done e.g. by measuring the pressure in the screw or by using ultrasound measurement, as described e.g. in AT 505618 B1.
Teilweise folgt die Materialaufbereitung bzw. -Vorbereitung allerdings anderen Regeln als die Beschickung des Förderers oder Extruders. So können es beispielsweise unterschiedliche Parameter im Eingangsmaterial, zB stark variable Feuchten, nötig machen, die Drehzahl der Werkzeuge relativ hoch zu halten, um bei einem vorgegebenen Setup der Werkzeuge ausreichend Energie in das Material einzubringen, zB um sowohl die Verdampfung der Feuchte aufrecht zu erhalten als auch die Verdichtung zu erreichen. Dadurch kann der Freiheitsgrad der Drehzahl der Werkzeuge eingeschränkt sein. However, the material preparation sometimes follows different rules than the feeding of the conveyor or extruder. For example, different parameters in the input material, e.g. highly variable moisture levels, can make it necessary to keep the speed of the tools relatively high in order to introduce sufficient energy into the material with a given tool setup, e.g. to both maintain the evaporation of the moisture and achieve compaction. This can limit the degree of freedom of the speed of the tools.
Vorteilhafterweise erfolgt die Steuerung der Drehzahl des Werkzeugs so, dass die Drehzahl des Werkzeugs nicht unter eine bestimmte Minimal-Drehzahl fällt. Eine vorteilhafte Vorrichtung ist entsprechend dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, die Drehzahl des Werkzeugs so einzustellen, dass die Drehzahl des Werkzeugs nicht unter eine bestimmte Minimal-Drehzahl fällt. Advantageously, the speed of the tool is controlled in such a way that the speed of the tool does not fall below a certain minimum speed. An advantageous device is accordingly characterized in that the control device is designed to set the speed of the tool in such a way that the speed of the tool does not fall below a certain minimum speed.
Auf diese Weise wird gewährleistet, dass das Drehmoment des Förderers oder Extruders tunlichst konstant gehalten wird, gleichzeitig aber trotzdem jedenfalls immer ausreichend Energie in das zu bearbeitende Material eingebracht werden kann. Um unterschiedliche Parameter im Eingangsmaterial auszugleichen und eine gute Bearbeitung zu gewährleisten, kann es vorteilhaft sein, wenn die Drehzahl des Werkzeugs zusätzlich auch unabhängig vom Drehmoment des Förderers oder Extruders einstellbar, insbesondere erhöhbar, ist. Eine vorteilhafte Vorrichtung ist entsprechend dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Werkzeugs zusätzlich auch unabhängig vom Drehmoment des Förderers oder Extruders einstellbar, insbesondere erhöhbar, ist. This ensures that the torque of the conveyor or extruder is kept as constant as possible, but at the same time sufficient energy can always be introduced into the material to be processed. In order to compensate for different parameters in the input material and to ensure good processing, it can be advantageous if the speed of the tool can also be adjusted, in particular increased, independently of the torque of the conveyor or extruder. An advantageous device is accordingly characterized in that the speed of the tool can also be adjusted, in particular increased, independently of the torque of the conveyor or extruder.
Damit ist eine größere Flexibilität bei der Bearbeitung erreichbar und kann zB auf Unterschiede bei den zu bearbeitenden Materialien reagiert werden. Vor allem muss bei gewissen Anforderungen die Drehzahl der Werkzeuge höher sein und kann nicht verringert werden, da sonst zu wenig Energie ins Material eingebracht werden würde. This allows for greater flexibility in processing and allows for reactions to differences in the materials to be processed, for example. In particular, for certain requirements the speed of the tools must be higher and cannot be reduced, as otherwise too little energy would be introduced into the material.
Vorteilhafterweise sind die Werkzeuge im Behälter in zumindest zwei übereinanderliegenden Werkzeugebenen angeordnet. Eine vorteilhafte Vorrichtung ist entsprechend dadurch gekennzeichnet, dass im Behälter mehrere, zumindest zwei, Werkzeuge in verschiedenen Werkzeugebenen oder in verschiedenen Abständen zur Bodenfläche oder untersten Bereich des Behälters angeordnet sind und dass die Werkzeuge im Behälter in zumindest zwei übereinanderliegenden Werkzeugebenen angeordnet sind. Advantageously, the tools in the container are arranged in at least two tool levels one above the other. An advantageous device is accordingly characterized in that several, at least two, tools are arranged in the container in different tool levels or at different distances from the bottom surface or lowest region of the container and that the tools in the container are arranged in at least two tool levels one above the other.
Oft wird das zu bearbeitende Material oben in den Behälter zugeführt, durchläuft den Behälter von oben nach unten in einer gewissen Verweilzeit und wird dabei erwärmt, erweicht und gemischt, und wird dann unten in den Förderer oder Extruder ausgebracht. Werkzeuge in unterschiedlichen Höhen bzw. Abständen zum Boden erleichtern eine vorteilhafte Aufbereitung und erhöhen die Flexibilität. The material to be processed is often fed into the top of the container, passes through the container from top to bottom for a certain dwell time, is heated, softened and mixed, and is then discharged into the conveyor or extruder at the bottom. Tools at different heights or distances from the ground facilitate advantageous processing and increase flexibility.
Vorteilhafterweise ist die unterste Werkzeugebene im Bereich bzw. auf der Höhe der Einzugsöffnung des Förderers oder Extruders angeordnet. Eine vorteilhafte Vorrichtung ist entsprechend dadurch gekennzeichnet, dass die unterste Werkzeugebene im Bereich bzw. auf der Höhe der Behälteröffnung oder der Einzugsöffnung des an die Behälteröffnung angeschlossenen Förderers oder Extruders angeordnet ist. Advantageously, the lowest tool level is arranged in the area or at the height of the feed opening of the conveyor or extruder. An advantageous device is accordingly characterized in that the lowest tool level is arranged in the area or at the height of the container opening or the feed opening of the conveyor or extruder connected to the container opening.
Dadurch wird eine effektive Befüllung des Förderers oder Extruders gewährleistet. This ensures effective filling of the conveyor or extruder.
Vorteilhafterweise sind die Werkzeuge in den einzelnen Werkzeugebenen unabhängig voneinander und mit verschiedenen Drehzahlen rotierbar, insbesondere über separate Antriebe. Eine vorteilhafte Vorrichtung ist entsprechend dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge in den einzelnen Werkzeugebenen unabhängig voneinander und mit verschiedenen Drehzahlen rotierbar sind, insbesondere über separate Antriebe. Advantageously, the tools in the individual tool levels can be rotated independently of one another and at different speeds, in particular via separate drives. An advantageous device is accordingly characterized in that the tools in the individual tool levels can be rotated independently of one another and at different speeds, in particular via separate drives.
Auch dadurch wird die Flexibilität der Bearbeitung erhöht. Zu diesem Zwecke können zwei oder mehr unterschiedliche Antriebe verwendet werden, die entsprechend in ihrer Drehzahl beeinflusst werden können. Dabei ist es möglich die Werkzeuge von oben, von unten oder vom Umfang her anzutreiben. This also increases the flexibility of the processing. For this purpose, two or more different drives can be used, which can be adjusted accordingly in terms of their speed can be influenced. It is possible to drive the tools from above, from below or from the circumference.
Vorteilhafterweise wird die Drehzahl des Werkzeugs in der untersten Werkzeugebene in Abhängigkeit vom Drehmoment des Förderers oder Extruders gesteuert. Eine vorteilhafte Vorrichtung ist entsprechend dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Werkzeugs in der untersten Werkzeugebene durch die Steuerungseinrichtung in Abhängigkeit vom Drehmoment des Förderers oder Extruders steuerbar ist. Advantageously, the speed of the tool in the lowest tool level is controlled as a function of the torque of the conveyor or extruder. An advantageous device is accordingly characterized in that the speed of the tool in the lowest tool level can be controlled by the control device as a function of the torque of the conveyor or extruder.
Auf diese Weise wird jedenfalls die Drehzahl der Werkzeuge der untersten Werkzeugebene, also im Bereich der Befüllöffnung des Förderers oder Extruders, in Abhängigkeit vom Drehmoment des Förderers oder Extruders gesteuert. Die Drehzahl der Werkzeuge der anderen höher gelegenen Werkzeugebenen können in Abhängigkeit vom Drehmoment des Förderers oder Extruders gesteuert sein, müssen aber nicht, d.h. diese Werkzeuge können auch mit einer definierten bzw. einstellbaren Drehzahl rotieren, die nicht vom Drehmoment des Förderers oder Extruders abhängt bzw. nicht über die Steuerungseinrichtung drehmomentgesteuert ist. In this way, the speed of the tools on the lowest tool level, i.e. in the area of the filling opening of the conveyor or extruder, is controlled depending on the torque of the conveyor or extruder. The speed of the tools on the other higher tool levels can be controlled depending on the torque of the conveyor or extruder, but this does not have to be the case, i.e. these tools can also rotate at a defined or adjustable speed that does not depend on the torque of the conveyor or extruder or is not torque-controlled via the control device.
Auf diese Weise kann zB das Polymermaterial im oberen Bereich des Behälters bei höheren Drehzahlen und entsprechend höherem Energieeintrag, also bei höheren Temperaturen, bearbeitet werden. Im unteren Bereich der PCU erfolgt dann eine entsprechende Anpassung der Drehzahl der Werkzeuge, um das Drehmoment des Förderers oder Extruders bzw. den Füllgrad konstant zu halten. Damit wird ein Freiheitsgrad bzw. eine Entkopplung der Materialvorbereitung im Behälter von der Beschickung des Förderers oder Extruders erreicht. In this way, for example, the polymer material in the upper area of the container can be processed at higher speeds and with a correspondingly higher energy input, i.e. at higher temperatures. In the lower area of the PCU, the speed of the tools is then adjusted accordingly in order to keep the torque of the conveyor or extruder or the filling level constant. This achieves a degree of freedom or a decoupling of the material preparation in the container from the feeding of the conveyor or extruder.
Vorteilhafterweise kann auch vorgesehen sein, dass die Drehzahl des Werkzeugs nur in der untersten Werkzeugebene in Abhängigkeit vom Drehmoment des Förderers oder Extruders gesteuert wird und die Drehzahl des Werkzeugs bzw. der Werkzeuge in der/den anderen darüberliegenden Werkzeugebene(n) unabhängig vom Drehmoment des Förderers oder Extruders gesteuert bzw. eingestellt wird. Eine vorteilhafte Vorrichtung ist entsprechend dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Werkzeugs nur in der untersten Werkzeugebene durch die Steuerungseinrichtung in Abhängigkeit vom Drehmoment des Förderers oder Extruders steuerbar ist und die Drehzahl des Werkzeugs bzw. der Werkzeuge in der/den anderen darüberliegenden Werkzeugebene(n) unabhängig vom Drehmoment des Förderers oder Extruders gesteuert bzw. einstellbar ist. Advantageously, it can also be provided that the speed of the tool is only controlled in the lowest tool level as a function of the torque of the conveyor or extruder and the speed of the tool or tools in the other tool level(s) above is controlled or adjusted independently of the torque of the conveyor or extruder. An advantageous device is accordingly characterized in that the speed of the tool can only be controlled in the lowest tool level by the control device as a function of the torque of the conveyor or extruder and the speed of the tool or tools in the other tool level(s) above is controlled or adjusted independently of the torque of the conveyor or extruder.
Hier ist also nicht optional, sondern zwingend vorgesehen, dass die Drehzahl der Werkzeuge der anderen höher gelegenen Werkzeugebenen nicht in Abhängigkeit vom Drehmoment des Förderers oder Extruders gesteuert sind, sondern anders. Vorteilhafterweise kann auch vorgesehen sein, dass die Drehzahlen aller Werkzeuge in jeder Werkzeugebene in Abhängigkeit vom Drehmoment des Förderers oder Extruders, unabhängig voneinander getrennt, gesteuert werden. Eine vorteilhafte Vorrichtung ist entsprechend dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlen aller Werkzeuge in jeder Werkzeugebene durch die Steuerungseinrichtung jeweils in Abhängigkeit vom Drehmoment des Förderers oder Extruders, unabhängig voneinander getrennt, steuerbar sind. Here, it is not optional but mandatory that the speed of the tools of the other higher tool levels is not controlled depending on the torque of the conveyor or extruder, but differently. Advantageously, it can also be provided that the speeds of all tools in each tool level are controlled separately and independently of one another as a function of the torque of the conveyor or extruder. An advantageous device is accordingly characterized in that the speeds of all tools in each tool level can be controlled separately and independently of one another by the control device as a function of the torque of the conveyor or extruder.
Hier sind dementsprechend die Drehzahlen aller Werkzeuge in allen Werkzeugebenen drehmoment-gesteuert, allerdings jeweils voneinander unabhängig bzw. individuell einstellbar. Accordingly, the speeds of all tools in all tool levels are torque-controlled, but can be adjusted independently of each other or individually.
Vorteilhafterweise kann auch vorgesehen sein, dass die Drehzahl des Werkzeugs bzw. der Werkzeuge in der/den anderen darüberliegenden Werkzeugebene(n) so geregelt wird, dass in diesem Bereich eine bestimmte Materialtemperatur erreicht wird. Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn die Temperatur des Materials in diesem Bereich gemessen wird und die Drehzahl des Werkzeugs bzw. der Werkzeuge in der/den anderen darüberliegenden Werkzeugebene(n) in Abhängigkeit von dieser Materialtemperatur gesteuert bzw. verändert wird. Eine vorteilhafte Vorrichtung ist entsprechend dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Werkzeugs bzw. der Werkzeuge in der/den anderen darüberliegenden Werkzeugebene(n) so geregelt ist, dass in diesem Bereich eine bestimmte Materialtemperatur erreicht wird und/oder dass die Drehzahl des Werkzeugs bzw. der Werkzeuge in der/den anderen darüberliegenden Werkzeugebene(n) in Abhängigkeit von dieser Materialtemperatur steuerbar bzw. veränderbar ist. Advantageously, it can also be provided that the speed of the tool or tools in the other tool level(s) above is regulated such that a certain material temperature is reached in this area. It is also advantageous if the temperature of the material in this area is measured and the speed of the tool or tools in the other tool level(s) above is controlled or changed depending on this material temperature. An advantageous device is accordingly characterized in that the speed of the tool or tools in the other tool level(s) above is regulated such that a certain material temperature is reached in this area and/or that the speed of the tool or tools in the other tool level(s) above can be controlled or changed depending on this material temperature.
Die Werkzeuge sind vorteilhafterweise Scheiben, Stäbe oder Balken, insbesondere mit darauf angeordneten Messern. The tools are advantageously discs, rods or bars, in particular with knives arranged thereon.
Sind Werkzeuge in mehreren Werkzeugebenen angeordnet, insbesondere mehrere Scheiben übereinander, können, müssen diese aber nicht gleich groß sein, können also auch zueinander unterschiedliche Dimensionen oder Durchmesser aufweisen. If tools are arranged in several tool levels, in particular several disks one above the other, they can, but do not have to, be the same size, and can therefore also have different dimensions or diameters.
Eine vorteilhafte Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Förderer zumindest eine komprimierende Schnecke aufweist und als Einschneckenextruder ausgebildet ist. Vorteilhaft sind weiters vor allem Förderer mit mehreren komprimierenden Schnecken. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Förderer ein Doppelschneckenextruder, insbesondere ein gleichlaufender Doppelschneckenextruder, ist. Besonders vorteilhaft treten die Effekte zur Erreichung eines guten Füllgrads in der Praxis also bei Doppelschneckenextrudern oder Mehrschneckenextrudern auf. Speziell bei gleichlaufenden, kämmenden Zwei- oder Mehrwellen-Extrudern - unabhängig davon, ob ein paralleler Verlauf oder ein konischer Verlauf der Schnecken speziell im Einzugsbereich vorliegt - hat die Anzahl der Stopfzyklen der untersten Werkzeugebene im Bereich der Extruderöffnung einen besonderen Einfluss auf den Füllgrad des Extrudersystems und ergibt sich ein vom Füllgrad abhängiger Drehmoment- Verlauf des Extruder-Antriebs. An advantageous device is characterized in that the conveyor has at least one compressing screw and is designed as a single-screw extruder. Conveyors with several compressing screws are also particularly advantageous. It is particularly advantageous if the conveyor is a twin-screw extruder, in particular a co-rotating twin-screw extruder. In practice, the effects of achieving a good degree of filling are particularly advantageous with twin-screw extruders or multi-screw extruders. Especially with co-rotating, intermeshing two- or multi-screw extruders - regardless of whether a parallel course or a conical course is used. of the screws, especially in the feed area - the number of stuffing cycles of the lowest tool level in the area of the extruder opening has a particular influence on the filling level of the extruder system and results in a torque curve of the extruder drive that depends on the filling level.
Für das Einzugsverhalten ist es unter anderem auch vorteilhaft, wie die Werkzeuge des Schneidverdichters das vorbehandelte Material in die Einzugsöffnung des Förderers oder Extruders einbringen bzw. diesen Vorgang unterstützen. Dies hängt unter anderem von der Drehrichtung der Schnecke sowie der Drehrichtung der Werkzeuge ab. In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn im Bereich vor der Behälteröffnung bzw. im Bereich vor der Einzugsöffnung bzw. Fütterungsöffnung des Förderers oder Extruders die Drehrichtung des Werkzeugs der untersten Ebene im Wesentlichen entgegen der bzw. gegensinnig zur Förderrichtung des Förderers oder Extruders verläuft. Derartige Anordnungen sind grundsätzlich bereits bekannt, beispielsweise aus der EP 2 558 263 B1 oder EP 2 689 908 B1 und werden durch Bezugnahme in die vorliegende Offenbarung aufgenommen. For the intake behavior, it is also advantageous, among other things, how the tools of the cutter-compactor introduce the pretreated material into the intake opening of the conveyor or extruder or support this process. This depends, among other things, on the direction of rotation of the screw and the direction of rotation of the tools. In this context, it has proven advantageous if, in the area in front of the container opening or in the area in front of the intake opening or feeding opening of the conveyor or extruder, the direction of rotation of the tool of the lowest level runs essentially against or in the opposite direction to the conveying direction of the conveyor or extruder. Such arrangements are basically already known, for example from EP 2 558 263 B1 or EP 2 689 908 B1, and are incorporated into the present disclosure by reference.
Es ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Längsachse des Förderers bzw. der Schnecke bzw. die Längsachse der der Einzugsöffnung nächstliegenden Schnecke oder die Innenwandung des Gehäuses oder die Umhüllende der Schecke tangential zur Innenseite der Seitenwand des Behälters verläuft, wobei vorzugsweise die Schnecke an ihrer Stirnseite mit einem Antrieb verbunden ist und an ihrem gegenüberliegenden Stirnende zu einer am Stirnende des Gehäuses angeordneten Austrittsöffnung, insbesondere einem Extruderkopf, fördert. It is particularly advantageous if the longitudinal axis of the conveyor or the screw or the longitudinal axis of the screw closest to the intake opening or the inner wall of the housing or the envelope of the screw runs tangentially to the inside of the side wall of the container, wherein the screw is preferably connected to a drive at its front side and conveys at its opposite front end to an outlet opening arranged at the front end of the housing, in particular an extruder head.
Es ist weiters vorteilhaft, wenn vorgesehen ist, dass die Öffnung in der PCU unmittelbar und direkt und ohne längere Beabstandung oder Übergabestrecke, z.B. einer Förderschnecke, mit der Einzugsöffnung verbunden ist. Damit ist eine effektive und schonende Materialübergabe möglich. It is also advantageous if the opening in the PCU is connected to the intake opening immediately and directly and without a long distance or transfer path, e.g. a conveyor screw. This enables an effective and gentle material transfer.
Eine vorteilhafte Vorrichtung ist weiters dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter zylindrisch oder konisch ist. Der Behälter muss allerdings nicht unbedingt eine kreiszylindrische Form aufweisen, wenngleich diese Form aus praktischen und fertigungstechnischen Gründen vorteilhaft ist. Von der Kreiszylinderform abweichende Behälterformen, etwa kegelstumpfförmige Behälter oder zylindrische Behälter mit elliptischem oder ovalem Grundriss, können auf einen kreiszylindrischen Behälter gleichen Fassungsvolumens umgerechnet werden, unter der Annahme, dass die Höhe dieses fiktiven Behälters gleich dessen Durchmesser ist. Behälterhöhen, die hierbei die sich einstellende Mischtrombe (unter Berücksichtigung des Sicherheitsabstandes) wesentlich übersteigen, bleiben unberücksichtigt, da diese übermäßige Behälterhöhe nicht genutzt wird und daher auf die Materialverarbeitung keinen Einfluss mehr hat. An advantageous device is further characterized in that the container is cylindrical or conical. However, the container does not necessarily have to have a circular cylindrical shape, although this shape is advantageous for practical and manufacturing reasons. Container shapes that deviate from the circular cylindrical shape, such as truncated cone-shaped containers or cylindrical containers with an elliptical or oval base, can be converted to a circular cylindrical container with the same capacity, assuming that the height of this fictitious container is equal to its diameter. Container heights that significantly exceed the resulting mixing vortex (taking the safety distance into account) remain not taken into account because this excessive container height is not used and therefore no longer has any influence on material processing.
Eine vorteilhafte Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Förderer oder Extruder tangential an den Behälter angeschlossen ist und/oder dass das Gehäuse des Förderers oder Extruders eine an seiner Stirnseite oder in seiner Mantelwand liegende Einzugsöffnung für das von der Schnecke oder den Schnecken des Förderers oder Extruders zu erfassende Material aufweist, und die Einzugsöffnung mit der Behälteröffnung in Verbindung steht. An advantageous device is characterized in that the conveyor or extruder is connected tangentially to the container and/or that the housing of the conveyor or extruder has an intake opening on its front side or in its casing wall for the material to be picked up by the screw or screws of the conveyor or extruder, and the intake opening is connected to the container opening.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Aufnahmebehälter im Wesentlichen zylindrisch mit einer ebenen Bodenfläche und einer dazu vertikal ausgerichteten zylindermantelförmigen Seitenwand ist. Konstruktiv einfach ist es weiters, wenn die Drehachse des Werkzeugs bzw. der Werkzeuge mit der zentralen Mittelachse des Aufnahmebehälters zusammenfällt. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Drehachse des Werkzeugs bzw. der Werkzeuge oder die zentrale Mittelachse des Behälters vertikal und/oder normal zur Bodenfläche ausgerichtet sind. Dies gilt analog auch für konische Behälter. Durch diese besonderen Geometrien wird das Einzugsverhalten bei einer konstruktiv stabilen und einfach aufgebauten Vorrichtung optimiert. In a further advantageous embodiment, it can be provided that the receiving container is essentially cylindrical with a flat base surface and a cylinder jacket-shaped side wall aligned vertically thereto. It is also structurally simple if the axis of rotation of the tool or tools coincides with the central center axis of the receiving container. In a further advantageous embodiment, it is provided that the axis of rotation of the tool or tools or the central center axis of the container are aligned vertically and/or normal to the base surface. This also applies analogously to conical containers. These special geometries optimize the feed behavior in a structurally stable and simply constructed device.
In diesem Zusammenhang ist es auch vorteilhaft, vorzusehen, dass das Werkzeug, oder, falls mehrere übereinander angeordnete Werkzeuge vorgesehen sind, das unterste, bodennächste Werkzeug, sowie die Öffnung in geringem Abstand zur Bodenfläche, insbesondere im Bereich des untersten Viertels der Höhe des Aufnahmebehälters angeordnet sind. Der Abstand wird dabei definiert und gemessen von der untersten Kante der Öffnung bzw. der Einzugsöffnung bis zum Behälterboden im Randbereich des Behälters. Da die Eckkante meist gerundet ausgebildet ist, wird der Abstand von der untersten Kante der Öffnung entlang der gedachten Verlängerungen der Seitenwand nach unten bis zur gedachten Verlängerung des Behälterbodens nach außen gemessen. Gut geeignete Abstände sind 10 bis 400 mm. In this context, it is also advantageous to provide that the tool or, if several tools are arranged one above the other, the lowest tool closest to the floor, as well as the opening are arranged a short distance from the floor surface, in particular in the area of the lowest quarter of the height of the receiving container. The distance is defined and measured from the lowest edge of the opening or the intake opening to the container floor in the edge area of the container. Since the corner edge is usually rounded, the distance is measured from the lowest edge of the opening along the imaginary extension of the side wall downwards to the imaginary extension of the container floor outwards. Suitable distances are 10 to 400 mm.
Weiters ist es für die Bearbeitung vorteilhaft, wenn die radial äußersten Kanten des Werkzeugs bis dicht an die Seitenwand des Behälters heranreichen. Furthermore, it is advantageous for machining if the radially outermost edges of the tool reach close to the side wall of the container.
Besonders vorteilhaft ist eine Vorrichtung mit einem Schneidverdichter bzw. einer Preconditioning Unit (PCU) mit zumindest einem um eine Drehachse drehbaren bzw. rotierenden Misch- bzw. Zerkleinerungswerkzeug und mit einer in der Seitenwand des Schneidverdichters im Bereich der Höhe des untersten, bodennächsten Werkzeugs, ausgebildeten Behälteröffnung. An diese Behälteröffnung ist ein Doppelschneckenextruder tangential angeschlossen, in den das vorbehandelte Material eingebracht wird. Particularly advantageous is a device with a cutter-compactor or a preconditioning unit (PCU) with at least one mixing or shredding tool that can rotate or rotate about an axis of rotation and with a mixing or shredding tool in the side wall of the cutter-compactor in the area of the height of the lowest tool closest to the ground, A twin-screw extruder is connected tangentially to this container opening, into which the pretreated material is introduced.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen. Die Erfindung ist darin anhand von nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielsweise beschrieben. Further advantages and embodiments of the invention emerge from the description and the accompanying drawings. The invention is shown schematically in the drawings using non-limiting embodiments and is described below by way of example with reference to the drawings.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Fig. 1 shows a first embodiment of a device according to the invention.
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.Fig. 2 shows a further embodiment of a device according to the invention.
Fig. 3 zeigt eine noch weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Fig. 4 zeigt das Ergebnis eines nicht erfindungsgemäßen Vergleichsversuchs. Fig. 3 shows yet another embodiment of a device according to the invention. Fig. 4 shows the result of a comparative test not according to the invention.
Fig. 5 zeigt das Ergebnis eines Vergleichsversuchs. Fig. 5 shows the result of a comparative test.
In Fig. 1 ist eine erste vorteilhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bearbeitung bzw. Aufbereitung von Polymermaterialien, insbesondere von thermoplastischem Abfall kunststoff zu Recyclingzwecken, dargestellt Der grundsätzliche Aufbau und die grundsätzliche Funktionsweise einer solchen Schneidverdichter-Extruder-Kombination ist hinreichend bekannt, beispielsweise aus der EP 2 558 263 oder der EP 2 689 908, und wird nachfolgend nur kurz dargestellt. Weiters ist zu beachten, dass die Darstellungen in den Figuren 1 bis 3 nur schematisch sind. Fig. 1 shows a first advantageous embodiment of a device according to the invention for processing or preparing polymer materials, in particular thermoplastic waste plastic for recycling purposes. The basic structure and the basic mode of operation of such a cutter-compactor-extruder combination is well known, for example from EP 2 558 263 or EP 2 689 908, and is only briefly described below. It should also be noted that the representations in Figures 1 to 3 are only schematic.
Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung umfasst einen zylindrischen Behälter bzw. Schneidverdichter bzw. eine Preconditioning Unit (PCU) 1 zur Aufnahme des zu bearbeitenden Polymermaterials. Ein solcher Behälter 1 ist z.B. auch bereits aus der EP 123 771 hinlänglich bekannt. Der Behälter 1 ist zylindrisch mit einer ebenen Bodenfläche und einer dazu vertikal ausgerichteten zylindermantelförmigen Seitenwand 4. The device shown in Fig. 1 comprises a cylindrical container or cutter-compactor or a preconditioning unit (PCU) 1 for receiving the polymer material to be processed. Such a container 1 is already well known, for example, from EP 123 771. The container 1 is cylindrical with a flat base surface and a cylinder-shaped side wall 4 aligned vertically thereto.
Im Behälter 1 ist ein drehbares bzw. rotierendes Werkzeug 3a angeordnet. Das Werkzeug 3a ist hier eine in geringem Abstand zur Bodenfläche angeordnete, um eine Drehachse rotierende, parallel zur Bodenfläche ausgerichtete, ebene Trägerscheibe mit an ihrer Oberseite montierten Messern 7. Die Trägerscheibe ist über einen Motor 300a über eine Achse 2a zur Rotation angetrieben, wobei sich der Motor 300a unterhalb des Behälters 1 befindet. Die Drehachse bzw. die Achse 2a ist hier in der zentralen Längsachse bzw. Mittelachse des Behälters 1 angeordnet. Das Werkzeug 3a dient u.a. zur Bewegung, Mischung, Erwärmung und Zerkleinerung des im Behälter 1 vorliegenden Materials. Die thermoplastischen Materialien werden im Behälter 1 dementsprechend unter anderem gemischt, erwärmt, erweicht, verdichtet, vorentgast, getrocknet, entfeuchtet, geschnitten, zerkleinert, kristallisiert und/oder homogenisiert und deren Schüttdichte wird erhöht. Durch die Drehung des Werkzeugs 3a wird im Material eine Mischtrombe ausgebildet und das Material verbleibt für eine gewisse Verweilzeit im Behälter 1 und wird dort entsprechend vorbehandelt. A rotatable or rotating tool 3a is arranged in the container 1. The tool 3a is a flat carrier disk arranged at a short distance from the base surface, rotating about an axis of rotation, aligned parallel to the base surface, with knives 7 mounted on its upper side. The carrier disk is driven to rotate via a motor 300a via an axis 2a, with the motor 300a located below the container 1. The axis of rotation or the axis 2a is arranged here in the central longitudinal axis or middle axis of the container 1. The tool 3a is used, among other things, to move, mix, heat and crush the material in the container 1. The thermoplastic materials are accordingly mixed, heated, softened, compacted, pre-degassed, dried, dehumidified, cut, crushed, crystallized and/or homogenized in the container 1 and their bulk density is increased. The rotation of the tool 3a creates a mixing vortex in the material and the material remains in the container 1 for a certain period of time and is pretreated there accordingly.
Auf der Höhe des im vorliegenden Fall einzigen Werkzeugs 3a bzw. auf der Höhe der untersten Werkzeugebene 30a ist in der Seitenwand 4 des Behälters 1 eine Behälteröffnung 5 ausgebildet. An diese Behälteröffnung 5 ist das Gehäuse bzw. die Fütterungsöffnung eines Förderers 6, hier eines komprimierenden Doppelschneckenextruders 6, tangential angeschlossen. Gerade bei Mehrschneckenextrudern ist der Einzug bzw. die Fütterung besonders sensibel und ist eine konstante Fütterung auf möglichst gleichbleibendem Niveau besonders wichtig. At the height of the single tool 3a in this case or at the height of the lowest tool level 30a, a container opening 5 is formed in the side wall 4 of the container 1. The housing or the feeding opening of a conveyor 6, here a compressing twin-screw extruder 6, is tangentially connected to this container opening 5. Especially with multi-screw extruders, the intake or feeding is particularly sensitive and constant feeding at as consistent a level as possible is particularly important.
Die Außenkanten des Werkzeugs 3a reichen bis relativ nahe, etwa 5 % des Radius, an die Seitenwand 4 heran. Die behälternahe Schnecke des Extruders 6 ist im Bereich der Behälteröffnung 5 an die Kontur der Innenwand 4 des Behälters 1 angepasst und zurückversetzt. Kein Teil des Extruders 6 ragt in den Innenraum des Behälters 1 hinein. Die Werkzeuge 3a bzw. die Messer 7 liegen auf etwa derselben Höhe bzw. Ebene wie die zentrale Längsachse des Extruders 6. The outer edges of the tool 3a extend relatively close to the side wall 4, approximately 5% of the radius. The screw of the extruder 6 closest to the container is adapted to the contour of the inner wall 4 of the container 1 and set back in the area of the container opening 5. No part of the extruder 6 protrudes into the interior of the container 1. The tools 3a and the blades 7 are at approximately the same height or level as the central longitudinal axis of the extruder 6.
Im praktischen Betrieb wird das aufzubereitende Kunststoffmaterial, meist in Form von Kunststoff abfall, Flaschen oder Folien, in den Behälter 1 eingebracht. Das eingebrachte Kunststoffmaterial wird vom umlaufenden Werkzeug 3a u.a. zerkleinert, gemischt und dabei über die eingebrachte mechanische Reibungsenergie erwärmt und erweicht, jedoch nicht aufgeschmolzen. Nach einer gewissen Verweilzeit im Behälter 1 wird das erweichte, aber nicht geschmolzene Material durch die Behälteröffnung 5 aus dem Behälter 1 ausgebracht und dem Extruder 6 zugeführt bzw. der Extruder 6 auf diese Weise gefüttert. In practical operation, the plastic material to be processed, usually in the form of plastic waste, bottles or foil, is introduced into the container 1. The introduced plastic material is crushed by the rotating tool 3a, mixed and heated and softened by the mechanical friction energy introduced, but not melted. After a certain dwell time in the container 1, the softened but not melted material is discharged from the container 1 through the container opening 5 and fed to the extruder 6 or the extruder 6 is fed in this way.
Der Extruder 6 ist bei vorliegendem Ausführungsbeispiel ein an sich bekannter, herkömmlicher gleichlaufender Doppelschnecken-Extruder, bei dem in einer ersten Zone das erweichte Kunststoffmaterial aufgeschmolzen wird, anschließend eine Komprimierung erfolgt und die Polymer-Schmelze dann auf der gegenüberliegenden Seite austritt bzw. granuliert wird. Erfindungsgemäß ist eine, hier nicht dargestellte, Messeinrichtung zur Messung des Drehmoments des Extruders 6 bzw. der beiden Extruderschnecken vorgesehen. Derartige Drehmoment-Messeinrichtungen für Extruder sind bekannt. Weiters ist eine, ebenfalls nicht dargestellte, mit der Messeinrichtung in Kommunikationsverbindung bzw. Datenkommunikation stehende Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Drehzahl des Werkzeugs 3a vorgesehen. Diese Steuerungseinrichtung steuert die Drehzahl des Werkzeugs 3a in Abhängigkeit vom, von der Messeinrichtung gemessenen, Drehmoment des Extruders 6. Das Drehmoment des Extruders 6 wird hier laufend in definierten, passend geringen Zeitintervallen bzw. -abständen gemessen und die Daten werden an die Steuereinrichtung übertragen, um rasch und laufend auf Änderungen reagieren und die Drehzahl des Werkzeugs 3a einstellen zu können. In the present embodiment, the extruder 6 is a conventional co-rotating twin-screw extruder, which is known per se and in which the softened plastic material is melted in a first zone, then compressed and the polymer melt then exits or is granulated on the opposite side. According to the invention, a measuring device (not shown here) is provided for measuring the torque of the extruder 6 or the two extruder screws. Such torque measuring devices for extruders are known. Furthermore, a control device (also not shown) is provided for controlling the speed of the tool 3a, which is in communication connection or data communication with the measuring device. This control device controls the speed of the tool 3a depending on the torque of the extruder 6 measured by the measuring device. The torque of the extruder 6 is continuously measured here at defined, suitably short time intervals or distances and the data is transmitted to the control device in order to be able to react quickly and continuously to changes and to adjust the speed of the tool 3a.
Vorliegend erfolgt die Steuerung der Drehzahl des Werkzeugs 3a so, dass das Drehmoment des Extruders 6 im Wesentlichen konstant bleibt und die Schwankungen des Drehmoments kleiner als +/- 5 % sind. In the present case, the speed of the tool 3a is controlled such that the torque of the extruder 6 remains essentially constant and the fluctuations in the torque are less than +/- 5%.
Durch die derart angepassten Drehzahlen des Werkzeuges 3a werden die Stopfzyklen in den Extruder 6 direkt beeinflusst und verändert sich entsprechend der Füllgrad der Schneckengänge des Extruders 6 und in weiterer Folge wiederum das Drehmoment des Extruders 6. Auf diese Weise kann der Füllgrad des Extruders 6 sehr konstant gehalten werden (siehe auch Beispiel 1 weiter unten). By adjusting the speed of the tool 3a in this way, the stuffing cycles in the extruder 6 are directly influenced and the filling level of the screw flights of the extruder 6 and, as a result, the torque of the extruder 6 change accordingly. In this way, the filling level of the extruder 6 can be kept very constant (see also Example 1 below).
Die Vorrichtung von Fig. 2 ist weitgehend analog wie die Vorrichtung von Fig. 1 aufgebaut, besitzt allerdings zwei Werkzeuge 3a, 3b im Behälter 1 in zwei übereinanderliegenden Werkzeugebenen 30a, 30b, konkret zwei parallel zueinander angeordnete Trägerscheiben mit Messern. The device of Fig. 2 is constructed largely analogously to the device of Fig. 1, but has two tools 3a, 3b in the container 1 in two superimposed tool planes 30a, 30b, specifically two carrier disks with knives arranged parallel to each other.
Das untere Werkzeug 3a bzw. die unterste Werkzeugebene 30a ist im Bereich bzw. auf der Höhe der Behälteröffnung 5 bzw. der Einzugsöffnung des Doppelschnecken-Extruders 6 angeordnet. Das obere Werkzeug 3b bzw. die obere Werkzeugebene 30a ist im mittleren bis oberen Bereich des Behälters 1 angeordnet. The lower tool 3a or the lowest tool level 30a is arranged in the area or at the height of the container opening 5 or the intake opening of the twin-screw extruder 6. The upper tool 3b or the upper tool level 30a is arranged in the middle to upper area of the container 1.
Die Werkzeuge 3a, 3b in den beiden Werkzeugebenen 30a, 30b sind über zwei, unterhalb und oberhalb des Behälters 1 angeordnete, separate Antriebe 300a, 300b unabhängig voneinander und mit verschiedenen Drehzahlen rotierbar. Die Drehzahl des unteren Werkzeugs 3a in der untersten Werkzeugebene 30a ist erfindungsgemäß in Abhängigkeit vom Drehmoment des Extruders 6 gesteuert. The tools 3a, 3b in the two tool levels 30a, 30b can be rotated independently of one another and at different speeds via two separate drives 300a, 300b arranged below and above the container 1. According to the invention, the rotational speed of the lower tool 3a in the lowest tool level 30a is controlled as a function of the torque of the extruder 6.
Um unterschiedliche Parameter im Eingangsmaterial auszugleichen und eine gute Bearbeitung zu gewährleisten, kann es vorteilhaft sein, wenn die Drehzahl des anderen, darüberliegenden Werkzeugs 3b unabhängig vom Drehmoment des Extruders 6 einstellbar ist. Diese Werkzeuge 3b können beispielsweise mit einer fix definierten bzw. frei einstellbaren, oder von anderen Parametern abhängigen, Drehzahl rotieren, die gerade nicht vom Drehmoment des Förderers oder Extruders abhängt bzw. nicht über die Steuerungseinrichtung drehmoment-gesteuert ist. In order to compensate for different parameters in the input material and to ensure good processing, it can be advantageous if the speed of the other, overlying tool 3b can be adjusted independently of the torque of the extruder 6. These tools 3b can, for example, rotate at a fixed, freely adjustable speed or a speed dependent on other parameters that does not depend on the torque of the conveyor or extruder or is not torque-controlled via the control device.
Dies ist bei der hier vorliegenden beispielhaften Ausführungsform gemäß Fig. 2 verwirklicht und wird die Drehzahl des oberen Werkzeugs 3b in der darüberliegenden Werkzeugebene 30b unabhängig bzw. gerade nicht abhängig vom Drehmoment des Extruders 6 gesteuert bzw. eingestellt. Hier wird die Temperatur des Materials im Bereich der oberen Werkzeugebene 30b gemessen und die Drehzahl des oberen Werkzeugs 3b wird in Abhängigkeit von dieser Materialtemperatur gesteuert bzw. verändert. Dies ist allerdings nur als beispielhafte Option zu verstehen (siehe auch Beispiel 2 weiter unten). This is implemented in the exemplary embodiment shown here in Fig. 2 and the speed of the upper tool 3b in the tool level 30b above is controlled or adjusted independently of, or not dependent on, the torque of the extruder 6. Here, the temperature of the material in the area of the upper tool level 30b is measured and the speed of the upper tool 3b is controlled or changed depending on this material temperature. However, this is only to be understood as an exemplary option (see also Example 2 below).
Die Vorrichtung gemäß Fig. 3 ist wiederum eine zur Vorrichtung von Fig. 2 analoge Vorrichtung. Einziger Unterschied ist, dass in Fig. 3 beide Werkzeuge 3a und 3b von unten angetrieben werden, also über Motoren bzw. Antriebe 300a, 300b, die beide unterhalb des Behälters 1 angeordnet sind. Die Dreh- bzw. Antriebsachsen 2a bzw. 2b liegen konzentrisch ineinander. The device according to Fig. 3 is again a device analogous to the device in Fig. 2. The only difference is that in Fig. 3 both tools 3a and 3b are driven from below, i.e. via motors or drives 300a, 300b, both of which are arranged below the container 1. The rotation or drive axes 2a and 2b are concentric with one another.
Versuche: Try:
Die nachfolgenden Versuche wurden jeweils auf einer beispielhaften, erfindungsgemäßen Versuchsanlage durchgeführt. Hierbei handelte es sich um eine PCU (Preconditioning Unit) / Doppelschnecken-Extruder Kombination, ausgerüstet mit einem Schmelzefilter SW 4/134 gemäß nachfolgend dargestellter Anlagenkonfiguration (PCU-Konfiguration 1 bzw. 2). The following tests were each carried out on an exemplary test system according to the invention. This was a PCU (preconditioning unit) / twin-screw extruder combination, equipped with a melt filter SW 4/134 according to the system configuration shown below (PCU configuration 1 or 2).
Als Versuchsmaterial wurde jeweils HD-PE Flaschenmahlgut verwendet. Dieses Material wurde aus gebrauchten Behältnissen aus dem Bereich der Hygiene, zB Shampoo-Flaschen, oder der Reinigung, zB Haushaltsreiniger, gewonnen. Dieses Material wurde zuerst zerkleinert und anschließend in einer Waschanlage vorgereinigt. Die grundsätzlichen Eigenschaften bzw. Parameter dieses Materials sind es, dass es gut rieselfähig ist, allerdings unterschiedliche Schüttdichten hat und auch unterschiedliche Feuchtigkeitsgehalte aufweist. HD-PE bottle grindings were used as the test material. This material was obtained from used containers from the hygiene sector, e.g. shampoo bottles, or from cleaning, e.g. household cleaners. This material was first crushed and then pre-cleaned in a washing system. The basic properties or parameters of this material are that it is easy to pour, but has different bulk densities and also different moisture contents.
Jeder der Versuchsanlagen besaß eine Messeinrichtung zur Messung des Drehmoments des Extruders und eine mit der Messeinrichtung verbundene Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Drehzahl des Werkzeugs. Die Steuerungseinrichtung war dazu programmiert, ausgebildet und eingerichtet, die Drehzahl des Werkzeugs in Abhängigkeit vom Drehmoment des Förderers oder Extruders zu steuern. Each of the test systems had a measuring device for measuring the torque of the extruder and a control device connected to the measuring device for controlling the speed of the tool. The control device was programmed, designed and set up to control the speed of the tool depending on the torque of the conveyor or extruder.
Beispiel 1 : Example 1 :
In der PCU-Konfiguration 1 (vergleichbar mit einer Vorrichtung gemäß Fig. 1 ) wurde eine Preconditioning Unit (PCU) bzw. ein Behälter bzw. ein Schneidverdichter verwendet, die/der ein Werkzeug mit einem in seiner Drehzahl variablen Antrieb hatte. Es war hier eine einzige (untere) Werkzeugebene aufgebaut, die im Bereich der Behälteröffnung bzw. im Bereich des Einzugs des Extruders angeordnet war. Die Drehzahl dieses Werkzeugs wurde also erfindungsgemäß in Abhängigkeit des Drehmoments des Extruders gesteuert. In the PCU configuration 1 (comparable to a device according to Fig. 1 ), a preconditioning unit (PCU) or a container or a cutter-compactor was used, which had a tool with a variable speed drive. A single (lower) tool level was constructed here, which was arranged in the area of the container opening or in the area of the extruder intake. The speed of this tool was therefore controlled according to the invention as a function of the torque of the extruder.
PCU-Konfiguration 1 :
Figure imgf000019_0001
Figure imgf000020_0001
PCU configuration 1 :
Figure imgf000019_0001
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Durch die derart angepassten Drehzahlen der Werkzeuge konnte bereits bei dieser Konfiguration 1 der Füllgrad des Extruders konstant gehalten werden. Das Befütterungsverhalten des Extruders, der Durchsatz sowie die Durchsatzkonstanz wurden ebenfalls verbessert und die Qualität der erhaltenen PE-Polymermaterialien war sehr hoch. By adjusting the speed of the tools in this way, the filling level of the extruder could be kept constant even in this configuration 1. The feeding behavior of the extruder, the throughput and the throughput consistency were also improved and the quality of the PE polymer materials obtained was very high.
Beispiel 2: Example 2:
In der PCU-Konfiguration 2 (vergleichbar mit einer Vorrichtung gemäß Fig. 2 oder Fig. 3) wurde eine PCU verwendet, die zwei in ihrer Drehzahl variable Antriebe hatte. In PCU configuration 2 (comparable to a device according to Fig. 2 or Fig. 3), a PCU was used that had two variable speed drives.
Eine erste untere Werkzeugebene (Befüllungsebene) war im Bereich des Einzugs des Extruders angeordnet und die Drehzahl der Werkzeuge dieser Werkzeugeben wurde durch das Drehmoment des Extruders beeinflusst und gesteuert. Die Drehzahl dieses Werkzeugs wurde also erfindungsgemäß in Abhängigkeit des Drehmoments des Extruders gesteuert. A first lower tool level (filling level) was arranged in the area of the extruder intake and the speed of the tools in this tool level was influenced and controlled by the torque of the extruder. According to the invention, the speed of this tool was therefore controlled as a function of the torque of the extruder.
Eine zweite darüberliegende Werkzeugebene war oberhalb der ersten Werkzeugebene bzw. Befüllungsebene angeordnet. Diese war mit einem zweiten in der Drehzahl variablen Antrieb ausgeführt. Diese zweite Werkzeugebene (die auch aus mehreren übereinander liegenden Werkzeugebenen bestehen kann) war verantwortlich für die vorteilhafte Aufbereitung des einkommenden Materials. Die Drehzahl der Werkzeuge dieser Werkzeugebene wurde so geregelt, dass der Energieeintrag in das Material so erfolgt, dass eine bestimmte Materialtemperatur erreicht wird. Die Materialtemperatur wurde mit Messsystemen gemessen, die in das Material ragen oder berührungslos von der Seite oder von oben die Temperatur erfassen. Diese Temperatur wurde im Wesentlichen von dem eingebrachten Polymer bestimmt. Es sollte sichergestellt werden, dass die einkommenden Materialschnitzel eine bestimmte Temperatur erreichen, die in der Nähe der Erweichungstemperatur des Polymers liegt. Damit wurde sichergestellt, dass eine gewisse Vorverdichtung entsteht, also die Schüttdichte vergleichmäßigt wird, und weiters, dass der Aufschmelzvorgang im Extruder erleichtert wird, da das Material nahe am Erweichungspunkt durchtemperiert wird. Da sich die Erweichungstemperaturen der hier verwendeten thermoplastischen Polymere im Bereich, in dem das Wasser verdampft, befindet, wurde die Restfeuchte des eingehenden Materials ebenfalls entfernt. A second tool level above was arranged above the first tool level or filling level. This was designed with a second drive with a variable speed. This second tool level (which can also consist of several tool levels one above the other) was responsible for the advantageous processing of the incoming material. The speed of the tools on this tool level was regulated so that the energy input into the material occurs in such a way that a certain material temperature is reached. The material temperature was measured with measuring systems that protrude into the material or record the temperature non-contacting from the side or from above. This temperature was essentially determined by the polymer introduced. It was to be ensured that the incoming material chips reached a certain temperature that was close to the softening temperature of the polymer. This ensured that a certain pre-compaction occurred, i.e. the bulk density was evened out, and furthermore that the melting process in the extruder was facilitated because the material was heated close to the softening point. Since the softening temperatures of the thermoplastic polymers used here are in the range in which where the water evaporates, the residual moisture of the incoming material has also been removed.
PCU-Konfiguration 2:
Figure imgf000021_0001
PCU configuration 2:
Figure imgf000021_0001
Das Ergebnis ist in Fig. 5 dargestellt und zwar ist das Drehmoment des Extruders als Funktion der Werkzeug-Drehzahl dargestellt. The result is shown in Fig. 5, where the torque of the extruder is plotted as a function of the tool speed.
In Fig. 5 erkennt man die Drehmomentveränderung des Extruders in Abhängigkeit von der Drehzahl der Werkzeuge in der untersten Werkzeugebene der PCU. Bei diesem Versuch wurde also die Drehzahl der Werkzeuge der untersten Werkzeugebene der PCU in Abhängigkeit des Extruder-Drehmoments variiert. Dabei musste man sich um die Bedürfnisse des einkommenden Materials, z.B. um Feuchtigkeit, Verdichtung und Materialtemperatur in der PCU nicht direkt kümmern, da dies vom oberen Werkzeug der oberen Werkzeugebene mit ihrem eigenen Antrieb erledigt wurde. Fig. 5 shows the change in the extruder torque depending on the speed of the tools in the lowest tool level of the PCU. In this test, the speed of the tools in the lowest tool level of the PCU was varied depending on the extruder torque. The needs of the incoming material, e.g. moisture, compaction and material temperature in the PCU, did not have to be taken care of directly, as this was done by the upper tool in the upper tool level with its own drive.
Deutlich in Fig. 5 erkennbar ist das vorteilhaft einheitliche und kaum bzw. keine Schwankungen aufweisende Drehmoment des Extruders. Auf diese Weise konnte der Füllgrad des Extruders äußerst konstant und auch ausreichend hoch gehalten werden. Das Befütterungsverhalten des Doppelschneckenextruders, der Durchsatz sowie die Durchsatzkonstanz wurden verbessert. Die Qualität der auf diese Weise erhaltenen HD-PE-Granulate war sehr zufriedenstellend. Clearly visible in Fig. 5 is the advantageously uniform torque of the extruder, which shows little or no fluctuations. In this way, the filling level of the extruder could be kept extremely constant and also sufficiently high. The feeding behavior of the twin-screw extruder, the throughput and the throughput consistency were improved. The quality of the HD-PE granules obtained in this way was very satisfactory.

Claims

Patentansprüche: Patent claims:
1. Verfahren zur Bearbeitung bzw. Aufbereitung von Polymermaterialien, insbesondere von thermoplastischem Abfall kunststoff zu Recyclingzwecken, wobei die zu bearbeitenden Polymermaterialien in einem Behälter oder Schneidverdichter (1 ) durch zumindest ein drehbares bzw. rotierendes Werkzeug (3a, 3b), gegebenenfalls mehrere drehbare bzw. rotierende Werkzeuge (3a, 3b), bewegt, gemischt, erwärmt und gegebenenfalls zerkleinert werden, und wobei die stückig bzw. teilchenförmig vorliegenden Polymermaterialien anschließend aus dem Behälter (1 ) ausgebracht und in einen Förderer (6), insbesondere einen Extruder (6), vorzugsweise einen Doppel- oder Mehrschneckenextruder, eingebracht werden, insbesondere um dort verdichtet und aufgeschmolzen oder agglomeriert zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment des Förderers (6) gemessen wird und die Drehzahl des Werkzeugs oder zumindest eines der Werkzeuge (3a, 3b) in Abhängigkeit vom Drehmoment des Förderers (6) gesteuert bzw. verändert wird. 1. Method for processing or preparing polymer materials, in particular thermoplastic waste plastic for recycling purposes, wherein the polymer materials to be processed are moved, mixed, heated and optionally comminuted in a container or cutter-compactor (1) by at least one rotatable or rotating tool (3a, 3b), optionally several rotatable or rotating tools (3a, 3b), and wherein the polymer materials in lumpy or particulate form are then removed from the container (1) and introduced into a conveyor (6), in particular an extruder (6), preferably a twin-screw or multi-screw extruder, in particular in order to be compacted and melted or agglomerated there, characterized in that the torque of the conveyor (6) is measured and the speed of the tool or at least one of the tools (3a, 3b) is controlled or changed depending on the torque of the conveyor (6).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment des Förderers (6) laufend in definierten, insbesondere regelmäßigen, Abständen, gemessen wird. 2. Method according to claim 1, characterized in that the torque of the conveyor (6) is continuously measured at defined, in particular regular, intervals.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Förderer (6) mit einer fixen Drehzahl betrieben wird. 3. Method according to one of claims 1 to 2, characterized in that the conveyor (6) is operated at a fixed speed.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei steigendem Drehmoment des Förderers (6) die Drehzahl des Werkzeugs (3a, 3b) verringert wird und/oder dass bei sinkendem Drehmoment des Förderers (6) die Drehzahl des Werkzeugs (3a, 3b) erhöht wird. 4. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that when the torque of the conveyor (6) increases, the speed of the tool (3a, 3b) is reduced and/or that when the torque of the conveyor (6) decreases, the speed of the tool (3a, 3b) is increased.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Drehzahl des Werkzeugs (3a, 3b) so erfolgt, dass das Drehmoment des Förderers (6) konstant bleibt bzw. die Schwankungen des Drehmoments kleiner als +/- 5 % sind. 5. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the control of the rotational speed of the tool (3a, 3b) is carried out such that the torque of the conveyor (6) remains constant or the fluctuations in the torque are less than +/- 5%.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Drehzahl des Werkzeugs (3a, 3b) so erfolgt, dass der Füllgrad des Förderers (6) konstant bleibt bzw. die Schwankungen des Füllgrads gering/kleiner als +/- 10 % sind. 6. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the control of the speed of the tool (3a, 3b) is carried out such that the filling level of the conveyor (6) remains constant or the fluctuations in the filling level are small/less than +/- 10%.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Drehzahl des Werkzeugs (3a, 3b) so erfolgt, dass die Drehzahl des Werkzeugs (3a, 3b) nicht unter eine bestimmte Minimal-Drehzahl fällt. 7. Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the control of the rotational speed of the tool (3a, 3b) is carried out such that the rotational speed of the tool (3a, 3b) does not fall below a certain minimum rotational speed.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Werkzeugs (3a, 3b) zusätzlich auch unabhängig vom Drehmoment des Förderers (6) einstellbar, insbesondere erhöhbar, ist. 8. Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the rotational speed of the tool (3a, 3b) is additionally adjustable, in particular increaseable, independently of the torque of the conveyor (6).
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge (3a, 3b) im Behälter in zumindest zwei übereinanderliegenden Werkzeugebenen (30a, 30b) angeordnet sind. 9. Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the tools (3a, 3b) are arranged in the container in at least two superimposed tool planes (30a, 30b).
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (3a) oder die unterste Werkzeugebene (30a) im Bereich bzw. auf der Höhe der Einzugsöffnung des Förderers (6) bzw. der Behälteröffnung (5) angeordnet ist. 10. Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the tool (3a) or the lowest tool level (30a) is arranged in the region or at the height of the feed opening of the conveyor (6) or the container opening (5).
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge (3a, 3b) in den einzelnen Werkzeugebenen (30a, 30b) unabhängig voneinander und mit verschiedenen Drehzahlen rotierbar sind, insbesondere über separate Antriebe (300a, 300b). 11. Method according to one of claims 9 to 10, characterized in that the tools (3a, 3b) in the individual tool levels (30a, 30b) can be rotated independently of one another and at different speeds, in particular via separate drives (300a, 300b).
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Werkzeugs (3a) in der untersten Werkzeugebene (30a) in Abhängigkeit vom Drehmoment des Förderers (6) gesteuert wird. 12. Method according to one of claims 9 to 11, characterized in that the rotational speed of the tool (3a) in the lowest tool level (30a) is controlled as a function of the torque of the conveyor (6).
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Werkzeugs (3a) in der untersten Werkzeugebene (30a) in Abhängigkeit vom Drehmoment des Förderers (6) gesteuert wird und die Drehzahl des Werkzeugs bzw. der Werkzeuge (3b) in der/den anderen darüberliegenden Werkzeugebene(n) (30b) unabhängig vom Drehmoment des Förderers (6) gesteuert bzw. eingestellt wird. 13. Method according to one of claims 9 to 12, characterized in that the rotational speed of the tool (3a) in the lowest tool level (30a) is controlled as a function of the torque of the conveyor (6) and the rotational speed of the tool or tools (3b) in the other tool level(s) (30b) above is controlled or adjusted independently of the torque of the conveyor (6).
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlen aller Werkzeuge (3a, 3b) in jeder Werkzeugebene (30a, 30b) in Abhängigkeit vom Drehmoment des Förderers (6), unabhängig voneinander getrennt, gesteuert werden. 14. Method according to one of claims 9 to 13, characterized in that the rotational speeds of all tools (3a, 3b) in each tool plane (30a, 30b) are controlled separately and independently of one another as a function of the torque of the conveyor (6).
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Werkzeugs bzw. der Werkzeuge (3b) in der/den anderen darüberliegenden Werkzeugebene(n) (30b) so geregelt wird, dass in diesem Bereich eine bestimmte Materialtemperatur erreicht wird und/oder dass die Temperatur des Materials in diesem Bereich gemessen wird und die Drehzahl des Werkzeugs bzw. der Werkzeuge (3b) in der/den anderen darüberliegenden Werkzeugebene(n) (30b) in Abhängigkeit von dieser Materialtemperatur gesteuert bzw. verändert wird. 15. Method according to one of claims 9 to 14, characterized in that the rotational speed of the tool or tools (3b) in the other tool level(s) above (30b) is controlled such that a certain material temperature is reached in this area and/or that the temperature of the material in this area is measured and the rotational speed of the tool or tools (3b) in the other tool level(s) above (30b) is controlled or changed depending on this material temperature.
16. Vorrichtung zur Bearbeitung bzw. Aufbereitung von Polymermaterialien, insbesondere von thermoplastischem Abfall kunststoff zu Recyclingzwecken, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 , mit zumindest einem Behälter bzw. Schneidverdichter (1 ) für das zu bearbeitende Material, wobei im Behälter (1 ) zumindest ein um eine Drehachse (2) drehbares bzw. rotierendes Werkzeug (3a, 3b), gegebenenfalls mehrere drehbare bzw. rotierende Werkzeuge (3a, 3b), zur Bewegung, Mischung, Erwärmung und gegebenenfalls Zerkleinerung des Materials angeordnet ist bzw. sind, wobei im Behälter (1 ), insbesondere in einer Seitenwand (4) des Behälters (1 ), insbesondere im Bereich des bzw. der Höhe des untersten oder bodennächsten Werkzeugs (3a), eine Behälteröffnung (5) ausgebildet ist, durch die das vorbehandelte Material aus dem Inneren des Behälters (1 ) ausbringbar ist, wobei zumindest ein Förderer (6), insbesondere Extruder (6), zur Aufnahme des aus dem Behälter (1 ) ausgebrachten Materials vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messeinrichtung zur Messung des Drehmoments des Förderers (6) vorgesehen ist, dass eine mit der Messeinrichtung in Kommunikationsverbindung stehende Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Drehzahl des Werkzeugs (3a, 3b) oder zumindest eines der Werkzeuge (3a, 3b) vorgesehen ist, wobei die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet bzw. eingerichtet ist, die Drehzahl des Werkzeugs (3a, 3b) in Abhängigkeit vom Drehmoment des Förderers (6) zu steuern. 16. Device for processing or preparing polymer materials, in particular thermoplastic waste plastic for recycling purposes, in particular for carrying out the method according to claim 1, with at least one container or cutter-compactor (1) for the material to be processed, wherein in the container (1) at least one tool (3a, 3b) which can be rotated or rotated about an axis of rotation (2), optionally several rotatable or rotating tools (3a, 3b) is or are arranged for moving, mixing, heating and optionally crushing the material, wherein in the container (1), in particular in a side wall (4) of the container (1), in particular in the area of or the height of the lowest or closest tool (3a), a container opening (5) is formed through which the pretreated material can be discharged from the interior of the container (1), wherein at least one conveyor (6), in particular extruder (6), is provided for receiving the material discharged from the container (1), characterized in that a measuring device for measuring the Torque of the conveyor (6) is provided that a control device in communication with the measuring device is provided for controlling the speed of the tool (3a, 3b) or at least one of the tools (3a, 3b), wherein the control device is designed or configured to control the speed of the tool (3a, 3b) depending on the torque of the conveyor (6).
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung dazu ausgebildet ist, das Drehmoment des Förderers (6) laufend in definierten, insbesondere regelmäßigen, Abständen, zu messen. 17. Device according to claim 16, characterized in that the measuring device is designed to measure the torque of the conveyor (6) continuously at defined, in particular regular, intervals.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, den Förderer (6) mit einer fixen Drehzahl zu betreiben. 18. Device according to one of claims 16 to 17, characterized in that the control device is designed to operate the conveyor (6) at a fixed speed.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, bei steigendem Drehmoment des Förderers (6) die Drehzahl des Werkzeugs (3a, 3b) zu verringern und/oder bei sinkendem Drehmoment des Förderers (6) die Drehzahl des Werkzeugs (3a, 3b) zu erhöhen. 19. Device according to one of claims 16 to 18, characterized in that the control device is designed to reduce the speed of the tool (3a, 3b) when the torque of the conveyor (6) increases and/or to increase the speed of the tool (3a, 3b) when the torque of the conveyor (6) decreases.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, die Drehzahl des Werkzeugs (3a, 3b) so einzustellen, dass das Drehmoment des Förderers (6) konstant bleibt bzw. halbbar ist bzw. die Schwankungen des Drehmoments kleiner als +/- 5 % sind. 20. Device according to one of claims 16 to 19, characterized in that the control device is designed to adjust the speed of the tool (3a, 3b) so that the torque of the conveyor (6) remains constant or is halvable or the fluctuations in the torque are less than +/- 5%.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, die Drehzahl des Werkzeugs (3a, 3b) so einzustellen, dass der Füllgrad des Förderers (6) konstant bleibt bzw. halbbar ist bzw. die Schwankungen des Füllgrads gering/kleiner als +/- 10 % sind. 21. Device according to one of claims 16 to 20, characterized in that the control device is designed to adjust the speed of the tool (3a, 3b) so that the filling level of the conveyor (6) remains constant or is halvable or the fluctuations in the filling level are small/less than +/- 10%.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, die Drehzahl des Werkzeugs (3a, 3b) so einzustellen, dass die Drehzahl des Werkzeugs (3a, 3b) nicht unter eine bestimmte Minimal- Drehzahl fällt. 22. Device according to one of claims 16 to 21, characterized in that the control device is designed to adjust the speed of the tool (3a, 3b) so that the speed of the tool (3a, 3b) does not fall below a certain minimum speed.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Werkzeugs (3a, 3b) zusätzlich auch unabhängig vom Drehmoment des Förderers (6) einstellbar, insbesondere erhöhbar, ist. 23. Device according to one of claims 16 to 22, characterized in that the rotational speed of the tool (3a, 3b) is additionally adjustable, in particular increaseable, independently of the torque of the conveyor (6).
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass im Behälter (1 ) mehrere, zumindest zwei, Werkzeuge (3a, 3b) in verschiedenen Werkzeugebenen (30a, 30b) oder in verschiedenen Abständen zur Bodenfläche oder untersten Bereich des Behälters (1 ) angeordnet sind und dass die Werkzeuge (3a, 3b) im Behälter (1 ) in zumindest zwei übereinanderliegenden Werkzeugebenen (30a, 30b) angeordnet sind. 24. Device according to one of claims 16 to 23, characterized in that in the container (1) several, at least two, tools (3a, 3b) are arranged in different tool levels (30a, 30b) or at different distances from the bottom surface or lowest region of the container (1) and that the tools (3a, 3b) in the container (1) are arranged in at least two superimposed tool levels (30a, 30b).
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (3a) bzw. das unterste Werkzeug (3a) oder die unterste Werkzeugebene (30a) im Bereich bzw. auf der Höhe der Behälteröffnung (5) oder der Einzugsöffnung des an die Behälteröffnung (5) angeschlossenen Förderers (6) angeordnet ist. 25. Device according to one of claims 16 to 24, characterized in that the tool (3a) or the lowest tool (3a) or the lowest tool level (30a) in the Area or at the height of the container opening (5) or the intake opening of the conveyor (6) connected to the container opening (5).
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge (3a, 3b) in den einzelnen Werkzeugebenen (30a, 30b) unabhängig voneinander und mit verschiedenen Drehzahlen rotierbar sind, insbesondere über separate Antriebe (300a, 300b). 26. Device according to one of claims 24 to 25, characterized in that the tools (3a, 3b) in the individual tool levels (30a, 30b) can be rotated independently of one another and at different speeds, in particular via separate drives (300a, 300b).
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Werkzeugs (3a) in der untersten Werkzeugebene (30a) durch die Steuerungseinrichtung in Abhängigkeit vom Drehmoment des Förderers (6) steuerbar ist. 27. Device according to one of claims 24 to 26, characterized in that the rotational speed of the tool (3a) in the lowest tool level (30a) can be controlled by the control device as a function of the torque of the conveyor (6).
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Werkzeugs (3a) in der untersten Werkzeugebene (30a) durch die Steuerungseinrichtung in Abhängigkeit vom Drehmoment des Förderers (6) steuerbar ist und die Drehzahl des Werkzeugs bzw. der Werkzeuge (3b) in der/den anderen darüberliegenden Werkzeugebene(n) (30b) unabhängig vom Drehmoment des Förderers (6) gesteuert bzw. einstellbar ist. 28. Device according to one of claims 24 to 27, characterized in that the speed of the tool (3a) in the lowest tool level (30a) can be controlled by the control device as a function of the torque of the conveyor (6) and the speed of the tool or tools (3b) in the other tool level(s) (30b) above can be controlled or adjusted independently of the torque of the conveyor (6).
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlen aller Werkzeuge (3a, 3b) in jeder Werkzeugebene (30a, 30b) durch die Steuerungseinrichtung jeweils in Abhängigkeit vom Drehmoment des Förderers (6), unabhängig voneinander getrennt, steuerbar sind. 29. Device according to one of claims 24 to 28, characterized in that the rotational speeds of all tools (3a, 3b) in each tool plane (30a, 30b) can be controlled separately and independently of one another by the control device, each depending on the torque of the conveyor (6).
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Werkzeugs bzw. der Werkzeuge (3b) in der/den anderen darüberliegenden Werkzeugebene(n) (30b) so geregelt ist, dass in diesem Bereich eine bestimmte Materialtemperatur erreicht wird und/oder dass die Drehzahl des Werkzeugs bzw. der Werkzeuge (3b) in der/den anderen darüberliegenden Werkzeugebene(n) (30b) in Abhängigkeit von dieser Materialtemperatur steuerbar bzw. veränderbar ist. 30. Device according to one of claims 24 to 29, characterized in that the speed of the tool or tools (3b) in the other tool level(s) (30b) above is regulated such that a certain material temperature is reached in this area and/or that the speed of the tool or tools (3b) in the other tool level(s) (30b) above is controllable or changeable depending on this material temperature.
31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Förderer (6) ein Extruder (6) mit zumindest zwei Schnecken, insbesondere ein Doppelschneckenextruder, ist. 31. Device according to one of claims 16 to 30, characterized in that the conveyor (6) is an extruder (6) with at least two screws, in particular a twin-screw extruder.
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