DE4239972C2 - Unterwasser-Granuliervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Unterwasser-Granulier­ vorrichtung, um ein heißes, geschmolzenes Thermoplastmateri­ al, das von einer Extruderpresse, einer Zahnradpumpe u. dgl. in Wasser hinein extrudiert wird, in die Gestalt von Pellets oder Granulate durch ein Schneidmesser zu zerkleinern.

Als eine Art einer solchen Granuliervorrichtung ist diejenige, die in der EP 04 18 941 A2 beschrieben bzw. die in der beigefügten Fig. 4 gezeigt ist, allgemein bekannt. Diese Vorrichtung wird auswechselbar an das vordere Ende eines eine Extrusionsöffnung aufweisenden Teils 42 einer Extruderpresse 41, die eine Schneckenwelle 40 usw. zum Mi­ schen und Extrudieren eines Thermoplastmaterials, z. B. eines thermoplastischen Kunststoffes, besitzt, angebaut.

Bei dieser Vorrichtung werden eine Düsen- oder Mundstückplat­ te 43 und ein Wasserkammergehäuse 44 am vorderen Ende des die Extrusionsöffnung aufweisenden Teils 42 lösbar ange­ bracht. An der Frontseite der Düsenplatte 43 befindet sich ein Schneidmesser 45, das am vorderen Ende einer Messerwel­ le 46 befestigt ist, die in einem Wasserkammergehäuse 44 und einem Wellenlagergehäuse 47 drehbar sowie axial verschieb­ bar gelagert ist, so daß die Messerwelle 46 mittels eines federbelasteten Hydraulikzylinders 48 vor- und zurückbe­ wegt werden kann.

Diese bisher zur Anwendung gebrachte Unterwasser-Granuliervor­ richtung ist ein Preß- und Schneidsystem, bei dem, wenn ein Thermoplastmaterial unter Wasser geschnitten werden soll, dieses Material von dem drehenden Schneidmesser 45, das mit einem bestimmten Druck gegen die Düsenplatte 43 gepreßt wird, geschnitten wird, um für das Thermoplastmaterial eine spe­ zielle Größenabmessung zu erlangen. Bei dieser Vorrichtung wird Drucköl über einen Regler 49 in den Hydraulikzylinder 48 eingeführt, um dadurch das Schneidmesser 45 zu drehen, während dieses mit einem speziellen Druck gegen die Düsen­ platte gepreßt wird.

Der Druck zum Anpressen des Schneidmessers 45 gegen die Dü­ senplatte 43 ist ein Arbeitsdruck, der dem Hydraulikzylin­ der 48 nach Regulierung durch den Regler 49 zugeführt wird, wobei das Schneidmesser 45 in dem Zustand gedreht wird, da die Druckhöhe oder der Andruckwert konstantgehalten wird, wie in Fig. 5 gezeigt ist.

Bei dem oben zum Stand der Technik beschriebenen Beispiel wird das Schneidmesser 45 gedreht, während es konstant gegen die Düsenplatte 43 gepreßt wird. Deshalb ist es not­ wendig, das Schneidmesser 45 mit dem niedrigst möglichen Druck anzupressen, um den Abrieb oder Verschleiß am Messer zu vermindern. Darüber hinaus wird, wenn der Druck nur gering ist, das Schneidmesser durch das von der Düsenplatte 43 ex­ trudierte Thermoplastmaterial zurückgedrückt, was dazu führt, daß die Messerwelle 46 vibriert, und das hat ein instabiles Schneiden zum Ergebnis. Es ist deshalb notwendig, einen kon­ tinuierlichen Preßdruck mit einem festen Druckwert oder einem höheren Druck anzuwenden, wie durch Pmin in Fig. 5 angedeutet ist.

Zudem ist aus der US 4 529 370 eine Unterwassergranuliervorrichtung bekannt, bei der das Messer in einem vorgegebenen Abstand zur Düsenplatte gehalten ist, wobei hierzu die Messerwelle über eine Steuerung intermittierend axial bewegt und verriegelt wird. Die Messerwelle wird jedoch nicht mit einem konstanten hydraulischen Druck gegen die Düsenplatte gedrückt, so daß die Messer an dieser anliegen. Die Sperrung der axialen Bewegung der Messerwelle erfolgt nicht in vorbestimmten Zeitabständen.

Im Hinblick auf die oben beschriebenen derzeitigen Umstän­ de ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Unterwasser-Granu­ liervorrichtung zu schaffen, die imstande ist, mit einem geringen Druck zum Anpressen des Schneidmessers gegen die Düsenplatte zu arbeiten, das Material ohne ein Vibrieren des Schneidmessers zu schneiden und demzufolge einen nur geringen Abrieb am Schneidmesser hervorzurufen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung die folgen­ den technologischen Mittel vor.

Die Unterwasser-Granuliervorrichtung besitzt eine Düsenplat­ te und ein Wasserkammergehäuse, die beide an einem eine Ex­ trusionsöffnung aufweisenden Teil einer Thermo­ plastextruderpresse jeweils auswechselbar angebaut sind; ein an der Frontfläche der Düsenplatte angeordnetes Schneid­ messer und eine Messerwelle, an deren vorderem, der Düsen­ platte zugewandten Ende das Schneidmesser angebracht ist, die in dem Wasserkammergehäuse und in einem Wellenlagergehäuse drehbar und axial bewegbar gelagert ist sowie durch einen Druckfluidzylinder mit einem konstanten Druck gegen die Düsenplatte gepreßt wird, wobei eine Ver­ riegelungseinrichtung vorhanden ist, um in vorgegebenen Zeitabständen die axiale Bewe­ gung der Messerwelle zu sperren oder zu blockieren.

Erfindungsgemäß wird die axiale Bewegung der Messerwelle in­ termittierend durch die Verriegelungseinrichtung blockiert, während die Messerwelle dreht. Der Druck, der durch den Druckfluidzylinder auf die Messerwelle aufgebracht wird, wird bei dem und nach dem Zeitpunkt der Verriegelung der Messerwelle allmählich vermindert, bei einem Freigeben der Welle wird er plötzlich erhöht, und bei einem Verriegeln oder Sperren der Welle wird er wieder allmählich vermin­ dert, worauf sich der oben beschriebene Vorgang wiederholt.

Deshalb wird das Schneidmesser im Vergleich mit einem Schneidmesser nach dem Stand der Technik, das kontinuier­ lich mit einem festen Druck gegen die Düsenplatte gepreßt wird, weniger abgenutzt, und weil die Messerwelle im Zu­ stand, da das Schneidmesser gegen die Düsenplatte gepreßt wird, verriegelt oder festgelegt ist, wird das Schneiden des Materials in stabiler, beständiger Weise und ohne eine axiale Vibration der Welle im Fall eines niedrigen Anpreß­ drucks für das Schneidmesser durchgeführt.

Die Erfindung wird in der folgenden, auf die Zeichnungen Bezug nehmenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt einer Granuliervor­ richtung in einer Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeils A in Fig. 1;

Fig. 3 ein Diagramm zu den Druckänderungen zum Anpressen des Schneidmessers;

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Gra­ nuliervorrichtung nach dem Stand der Technik;

Fig. 5 ein Diagramm zur Erläuterung des Drucks, der an einem Schneidmesser einer Vorrichtung nach dem Stand der Technik aufgebracht wird.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Unterwasser-Granuliervor­ richtung 1 dient der Herstellung von Pellets oder Granula­ ten aus thermoplastischem Kunststoff und ist an dem front­ seitigen, eine Extrusionsöffnung aufweisenden Teil 4 einer Extruderpresse 3 befestigt, welche mit einer Misch- und Extruderschnecke 2 ausgestattet ist.

Die Granuliervorrichtung 1 besteht aus einer Düsenplatte 5 und einem Wasserkammergehäuse 7, die beide an dem die Ex­ trusionsöffnung aufweisenden Teil abbaubar befestigt sind, und einem Schneidmesser 8, das in Gegenüberlage zur Front­ fläche der Düsenplatte 5 dreht. Das Schneidmesser 8 wird elastisch an einer axial bewegbaren Messerwelle 9 gehalten, wobei ein Wellenlagergehäuse 10, das an dem Wasserkammer­ gehäuse 7 fest angebracht ist, die Messerwelle 9 wasser­ dicht lagert. Ein Druckfluidzylinder 11 dient der Bewegung und dem Andruck der Messerwelle 9, die von einem Motor 12 gedreht wird.

Das Schneidmesser 8 ist innerhalb des Wasserkammergehäuses 7 angeordnet und ist elastisch sowie abbaubar an dem in­ nenliegenden Ende der Messerwelle 9 über einen Messerträger 13 montiert.

Innerhalb des Gehäuses 10 ist ein Lagermantel 14 axial ver­ schiebbar angeordnet, in welchem die Messerwelle 9 über La­ ger 15 drehbar gehalten ist. Am äußeren Ende des Lagerman­ tels 14 sind seitwärtsragende Arme 16 angebracht. Eine Abschlußplatte 17, die von der Messerwelle 9 durchsetzt wird, ist am Lagermantel 14 befestigt.

Das außenliegende Ende eines jeden der Arme 16 ist mit dem außenliegenden Ende einer Kolbenstange 18 des Zylinders 11 über einen Bolzen 19 verbunden, so daß die Messerwelle 9 mittels des Zylinders 11 über die Arme 16, die Abschlußplat­ te 17, den Lagermantel 14 und die Lager 15 axial bewegt werden kann, um dadurch das Schneidmesser 8 gegen die Düsenplatte 5 zu pressen.

Während eines normalen Betriebs wird das Hydraulikfluid mit einem speziellen Druck immer dem A-seitigen Anschluß des Druckfluidzylinders 11 durch entsprechendes Schalten der A- und B-Anschlüsse des Magnet-Wegeventils 24 zugeführt. Für die Hydraulik sind ein Manometer 22 und ein Fluidbehäl­ ter 23 vorgesehen.

Durch eine Verriegelungs- oder Feststelleinrichtung 28 kann die axiale Bewegung der Messerwelle 9 gesperrt oder blockiert werden. Diese Verriegelungseinrichtung 28 besteht aus einer Klemmschraube 30, die in eine Gewindebohrung 29 eingedreht wird, welche sich durch die Außenumfangsfläche des äußeren Endabschnitts des Gehäuses 10 erstreckt, aus einem am äußeren Ende der Klemmschraube 30 fest angebrach­ ten Antriebshebelarm 31 (s. Fig. 2), aus einem Druckfluid­ zylinder 32 für eine Hin- und Herbewegung des äußeren Endes des Hebelarmes 31, aus einem Magnet-Wegeventil 33 und aus einem Taktgeber 34.

Der Druckfluidzylinder 32 ist durch eine Welle 35 verschwenk­ bar am Gehäuse 10 angebracht, und der A-Anschluß des Magnet- Wegeventils 33 ist mit der kolbenkopfseitigen Ölkammer durch eine Zufuhrleitung 36 verbunden, während der B-Anschluß des Wegeventils 33 mit der kolbenstangenseitigen Ölkammer durch eine Zufuhrleitung 37 verbunden ist, so daß der A- und B- Anschluß des Magnet-Wegeventils 33 mittels des Taktgebers 34 umgeschaltet wird.

Der Taktgeber 34 ist auf eine vorbestimmte Zeit in Überein­ stimmung mit der Art und dem Ausstoß von Pellets, die aus einem Thermoplastmaterial erzeugt werden sollen, eingestellt, so daß der A- und B-Anschluß des Magnet-Wegeventils 33 inter­ mittierend umgeschaltet wird, um das Verriegeln → Entriegeln → Verriegeln mit einem vorbestimmten Zeitintervall, wie in Fig. 3 gezeigt ist, auszuführen.

Bei der beschriebenen Ausführungsform wird das Drehen der Messerwelle 9 nicht durch die Verriegelungseinrichtung 28 behindert. Wenn das Schneidmesser 8 gegen die Düsenplatte 5 angedrückt gehalten wird, so dreht die Verriegelungseinrich­ tung 28, um die Klemmschraube 30 anzuziehen und damit den Lagermantel 14 festzulegen, während die Klemmschraube 30 zum Freigeben des Lagermantels 14 gelockert wird, was ent­ sprechend dem durch den Taktgeber 34 vorgegebenen Zeitinter­ vall geschieht.

Das intermittierende Verriegeln der Messerwelle 9, wie es oben beschrieben wurde, ändert den Druck, mit dem das Schneidmesser 8 gegen die Düsenplatte 5 gepreßt wird, wie in Fig. 3 gezeigt ist, so daß der Abrieb am Schneidmesser 8 und an der Düsenplatte 5 verringert wird. Im Fall eines verminderten Drucks kann insofern ein stabilisiertes und beständiges Schneiden von Pellets ununterbrochen durchge­ führt werden, ohne das Schneidmesser 8 zurückzuziehen und ohne Vibrationen seitens der Messerwelle 9.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt ist. Beispielsweise kann die Kolbenstange 18 des Druckfluid­ zylinders 11 für ein Zurückziehen der Messerwelle 9 so aus­ gestaltet sein, daß ein intermittierender Betrieb mittels einer Verriegelungseinrichtung unter Verwendung einer im Zylinderdeckel angebrachten Bremse oder auf irgendeine Wei­ se durchgeführt werden kann, um die Messerwelle 9 zu ver- und entriegeln.

Claims (1)

1. Unterwasser-Granuliervorrichtung, die umfaßt:

   • - eine Düsenplatte (5) und ein Wasserkammergehäuse (7), die beide an einem eine Extrusionsöffnung aufweisenden Teil (4) einer Thermoplast-Extruderpresse (3) jeweils auswechselbar angebaut sind,
   • - ein an der Frontfläche der Düsenplatte (5) angeordne­ tes Schneidmesser (8),
   • - eine Messerwelle (9), an deren vorderem, der Düsenplat­ te (5) zugewandten Ende das Schneidmesser (8) gehalten ist, die in dem Wasserkammergehäuse (7) und in einem Wel­ lenlagergehäuse (10) drehbar sowie axial bewegbar gela­ gert ist und einem konstanten Druck gegen die Düsenplatte (5) durch einen Druckfluidzylinder (11) ausgesetzt ist, um einen Ausgleich für den Größenwert des Abriebs am Schneidmesser zu erlangen, und
   • - eine Verriegelungseinrichtung (28), die in vorgegebenen Zeitabständen die axiale Bewegung der Messerwelle (9) sperrt.