DE10100190C1 - Kunststoffstranggranulator und Verfahren zum Beeinflussen der Spaltbreite zwischen einer Messerwalze und einem Gegenmesser in einem Kunststoffstranggranulator - Google Patents

Abstract

Ein Kunststoffstranggranulator mit einer Messerwalze 1 und einem mit der Messerwalze kooperierenden Gegenmesser 2 zum Granulieren von Kunststoffsträngen ist mit einer Fluidzuführvorrichtung 3 zum Kühlen der Messerwalze 1 mittels einem Fluid ausgerüstet. Mittels dieser Fluidzuführvorrichtung 3 wird der zentrale Bereich der Messerwalze 1 stärker gekühlt als die beiden Randbereiche der Messerwalze. Diese Maßnahme dient zur gezielten Beeinflussung der Messerwalze, um eine im zentralen Bereich der Messerwalze verstärkt auftretende thermische Ausdehnung zu egalisieren und die Spaltweite zwischen Messerwalze und Gegenmesser konstant zu halten. Vorzugsweise wird als Kühlfluid Luft eingesetzt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kunststoffstranggranulator mit einer Messer­ walze und einem mit der Messerwalze kooperierenden Gegenmesser zum Granulieren von Kunststoffsträngen und insbesondere ein Verfahren zum Beeinflussen der Spaltweite zwischen der Messerwalze und dem Gegen­ messer.

Granulatoren zum Granulieren von Kunststoffsträngen werden zuneh­ mend größer ausgebildet, um mehr Kunststoffstränge gleichzeitig granu­ lieren zu können, und sind zunehmend extremeren Granulierbedingungen ausgesetzt, als dies noch bis vor kurzem der Fall war. Was die Größe der Granulatoren angeht, so sind Granulatoren mit Messerwalzen bis zu 1000 mm Länge und 200 mm Durchmesser keine Seltenheit mehr. Was die Granulierbedingungen betrifft, werden die Kunststoffstränge heute vermehrt im Trockenschnitt bei vergleichsweise hohen Temperaturen granuliert. Im Gegensatz zu den früher vorwiegend eingesetzten Granu­ lierverfahren mit nassem Schnitt, bei dem das zur Kühlung der Kunst­ stoffstränge genutzte Kühlwasser mit in den Granulator eingeführt (DE 25 03 455 A1) oder die Messerwalze zur zusätzlichen Kühlung des Gra­ nulats mit Kühlwasser beaufschlagt wurde (DE 26 00 078 C3, DE 36 00 567 C1), werden die Kunststoffstränge beim trockenen Schnitt in weitge­ hend trockenem Zustand geschnitten.

Mit zunehmender Große der Messerwalzen und mit extremer werdenden Granulierbedingungen steigt der Verschleiß der von der Messerwalze getragenen Schermesser oder des Gegenmessers, das sogenannte Amboß­ messer, bis hin zur Beschädigung der jeweiligen Messer. Es hat sich herausgestellt, daß dieser Verschleiß jedenfalls auch auf eine Wärmeaus­ dehnung der Messerwalzen zurückzuführen ist. Bei einer ungekühlten Messerwalze mit 800 mm Breite und 200 mm Durchmesser werden Temperaturunterschiede von bis zu 20 K im Zentralbereich der Messer­ walze gegenüber den Randbereichen der Messerwalze gemessen, was aufgrund der Wärmeausdehnung der Messerwalze zu einer Durchmesser­ änderung von 50 µm führt. Der Abstand zwischen Schermesser und Ambomesser, der zur Erzielung einer gleichbleibend hohen Qualität bei vorzugsweise 20 bis 30 µm liegen sollte, kann also durch Wärmeaus­ dehnung übertemperiert werden, was zum Kontakt zwischen Schermesser und Amboßmesser führt. In der DE 42 17 237 C2 wird daher vorge­ schlagen, die Messerwalze über eine innere Kühlkammer zu kühlen, welche von Kühlwasser durchflossen wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, einen Kunststoffstrang­ granulator vorzuschlagen, dessen Spaltweite zwischen Messerwalze und Gegenmesser auch bei breit ausgeführten Messerwalzen und extremen Granulierbedingungen im wesentlichen konstant gehalten werden kann.

Erfindungsgemäß wird der Kunststoffstranggranulator zu diesem Zweck mit einer Fluidzuführvorrichtung ausgestattet, die zum Kühlen der Mes­ serwalze mittels einem Fluid dient, wobei die Fluidzuführvorrichtung ausgebildet ist, den zentralen Bereich der Messerwalze stärker zu kühlen als die beiden Randbereiche der Messerwalze. Diese Maßnahme beruht auf der Vermutung, daß die stärkere Erwärmung in der Messermitte darauf zurückzuführen ist, daß die Temperatur über die Lagerung der Messerwalze nach außen abfließt und sich im zentralen Bereich der Mes­ serwalze ein Wärmestau ergibt. Durch die erfindungsgemäß intensivere Kühlung der Messerwalze in ihrem zentralen Bereich wird entsprechend ein verstärkter Rückgang der Wärmeausdehnung in eben diesem Bereich der Messerwalze erreicht mit dem Effekt, daß der Spalt zwischen der Messerwalze und dem Amboßmesser über die gesamte Spaltlänge im wesentlichen konstant gehalten werden kann.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die techni­ schen Maßnahmen, die zur Lösung der vorgenannten Aufgabe erforder­ lich sind, denkbar gering sind, insbesondere wenn die Fluidzuführung so ausgebildet ist, daß das Fluid auf die äußere Oberfläche der Messerwalze gerichtet wird, wobei mehr Fluid auf den zentralen Bereich der Messer­ walze als auf die Randbereiche der Messerwalze gerichtet wird. Vor­ zugsweise nimmt der Fluidstrom über die Breite der Messerwalze von dem zentralen Bereich der Messerwalze zu den Randbereichen der Mes­ serwalze kontinuierlich ab, so daß sich ein gleichmäßiges Strömungs­ profil über die Messerwalzenbreite in dem Maße ergibt, wie die Tempe­ raturausdehnung der Messerwalze von den Randbereichen zum zentralen Bereich der Messerwalze ansteigt.

Eine besondere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Fluidzuführung mehrere entlang der Drehachse der Messerwalze ange­ ordnete Düsen für die Zuführung des Fluids zur Messerwalze aufweist. Diese Düsen sind zum Zwecke der individuellen Fluidstromsteuerung einzeln oder in Gruppen ansteuerbar. Dadurch kann die Fluidzuführung an die unterschiedlichsten zu granulierenden Materialien und Material­ temperaturen ideal angepaßt werden sowie daran, ob mit oder ohne Wasser bzw. mit kaltem oder warmem Wasser granuliert wird.

Als Fluid zum Kühlen der Messerwalze wird vorzugsweise ein Gas, insbesondere Luft in Form von Druckluft, eingesetzt. Als Fluid kann aber auch eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, verwendet werden.

Besonders bevorzugt wird eine Ausführungsform, bei der das Fluid in Bezug auf die Drehrichtung der Messerwalze hinter dem Ort der Granu­ latabfuhr und vor dem Ort des Zusammenwirkens der Messerwalze mit dem Gegenmesser auf die Messerwalze gerichtet wird. Besonders ge­ eignet ist eine Position, bei der das Fluid kurz nach der Granulatabfuhr auf die Oberfläche der Messerwalze auftrifft, so daß bis zum nächsten Schnitt eine maximale Zeitspanne zum Temperaturausgleich innerhalb des jeweils gekühlten Schermessers verbleibt. Andererseits bietet sich auch die näher am Gegenmesser liegende Verschalung der Messerwalze im Granulatordeckel zur Integration einer Fluidzuführvorrichtung an.

Die mit der Fluidzuführvorrichtung zugeführte Fluidmenge kann manuell eingestellt werden. Dies kann je nach dem speziellen Granulierprozeß (Material, Temperatur, etc.) individuell anhand von empirisch aufgestell­ ten Tabellenwerten voreingestellt werden oder auch im laufenden Betrieb je nach der konkret festgestellten Temperaturausdehnung der Messer­ walze individuell nachgeführt werden.

Das Verfahren ist in verschiedener Hinsicht automatisierbar. Beispiels­ weise kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Abstand zwischen dem zentralen Bereich der Messerwalze und dem Gegenmesser mittels einer entsprechenden Abstandsmeßeinrichtung automatisch gemes­ sen werden. Ein voll automatisierter Kunststoffstranggranulator gemäß der vorliegenden Erfindung weist zusätzlich eine Regeleinrichtung auf, mit der die Fluidzufuhr abhängig vom Abstand des zentralen Bereichs der Messerwalze zum Gegenmesser geregelt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der einzigen Figur näher erläu­ tert. Die Figur zeigt die wesentlichen Elemente eines in aufgeklappter Stellung dargestellten Kunststoffstranggranulators. Der Kunststoffstrang­ granulator trägt auf einem Grundgestell 10 eine untere, angetriebene Einzugswalze 4, eine Messerwalze 1 mit diagonal verlaufenden Scher­ messern und einen vertikal stehenden Amboß 2a, an dessen oberem Ende ein Amboßmesser 2 parallel zu den Drehachsen D und E der Messer­ walze 1 und der unteren Einzugswalze 4 liegt. Das Amboßmesser 2 liegt mit einer Längskante eng an der unteren Einzugswalze 4 an, um zuge­ führte Kunststoffstränge von der unteren Einzugswalze 4 abzustreifen. Zwischen dem Amboßmesser 2 und der Messerwalze 1 verbleibt ein (nicht dargestellter) Spalt in der Größenordnung von etwa 20 bis 30 µm, der zum Schneiden der Kunststoffstränge erforderlich ist. Das Granulat wird bei in Pfeilrichtung um die Drehachse D drehender Messerwalze 1 durch den genannten Spalt nach unten abgeführt.

Desweiteren ist ein Deckelelement 20 dargestellt, in welchem eine obere Einzugswalze 5 aufgenommen ist, die mit der unteren Einzugswalze 4 in nicht näher dargestellter Weise zusammenwirkt und die zu granulieren­ den Kunststoffstränge der Messerwalze 1 zuführt. Dazu ist der Deckel 20 um die Schwenkachse F in Pfeilrichtung verschwenkbar, so daß die in etwa halbkreisförmigen Aussparungen in den Seitenwänden 21 des Dec­ kels 20 auf den Lagerschalen 1a, 4a der Messerwalze 1 und der unteren Einzugswalze 4 aufliegen. In der soeben beschriebenen, verschwenkten (nicht dargestellten) Position des Deckels 20 bilden der Deckel 20 zusammen mit dem Grundgestell 10 ein geschlossenes Gehäuse. In diesem Zustand ist der Granulator betriebsbereit.

Der Deckel 20 besitzt eine Verschalung 22 für die Messerwalze 1, die in dem geschlossenen, nicht dargestellten Betriebszustand des Granulators geringfügig von der Messerwalze 1 beabstandet ist. Die Verschalung 22 hat in etwa die Form eines halben, längs geschnittenen Zylinders. In der Verschalung 22 ist eine Fluidzuführvorrichtung 3 in Form von Düsen 3a ausgebildet, durch die Luft oder Wasser auf die Oberfläche der Messer­ walze 1 zur Kühlung derselben gerichtet werden kann, wenn sich der Deckel 20 in der Betriebsposition befindet. Die Düsen 3a sind im Be­ triebszustand des Granulators entlang der Drehachse D der Messerwalze 1 angeordnet. Es ist in der Figur zu erkennen, daß benachbart zum zen­ tralen Bereich der Messerwalze 1 mehr Düsen 3a in der Verschalung 22 vorhanden sind als in der Nähe der beiden Randbereiche der Messer­ walze 1. Dadurch wird erreicht, daß der zentrale Bereich der Messer­ walze 1 mit mehr Luft oder Wasser beaufschlagt und dadurch stärker gekühlt wird als die beiden Randbereiche. Die Anzahl der Düsen 3a nimmt nach außen im wesentlichen kontinuierlich ab, um ein zu den Seiten der Messerwalze 1 hin abnehmendes, gleichmäßiges Strömungs­ profil zu erhalten.

Alternativ oder zusätzlich können die Düsen 3a einzeln oder in Gruppen mit Luft oder Wasser individuell beaufschlagt werden, so daß eine Fein­ anpassung der Fluidströmung möglich ist. Im Falle der Einzelbeaufschla­ gung oder Gruppenbeaufschlagung ist es darüber hinaus möglich, die durch die jeweiligen einzelnen Düsen oder Gruppen von Düsen durch­ fließende Fluidmenge individuell quantitativ zu steuern.

Gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Steuerung der durch die Düsen 3a hindurchströmenden Fluidmenge automatisch abhängig von dem zwischen der Messerwalze 1 und dem Amboßmesser 2 mittels einer geeigneten Meßvorrichtung ermittelten Spaltweite.

Claims (15)

1. Kunststoffstranggranulator mit einer Messerwalze (1), einem mit der Messerwalze (1) kooperierenden Gegenmesser (2) zum Granulieren von Kunststoffsträngen, und einer Fluidzuführvorrichtung (3) zum Kühlen der Messerwalze (1) mittels einem Fluid, die ausgebildet ist, den zentralen Bereich der Messerwalze (1) stärker zu kühlen als die beiden Randbe­ reiche der Messerwalze (1).

2. Kunststoffstranggranulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Fluidzuführvorrichtung (3) ausgebildet ist, um das Fluid auf die äußere Oberfläche der Messerwalze (1) zu richten, wobei mehr Fluid auf den zentralen Bereich der Messerwalze im Vergleich zu den Randbe­ reichen der Messerwalze (1) gerichtet wird.

3. Kunststoffstranggranulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Fluidzuführvorrichtung (3) ein auf die Messerwalze (1) gerichtetes Fluidströmungsprofil erzeugt, welches zu den Randbereichen der Messerwalze (1) kontinuierlich abnimmt.

4. Kunststoffstranggranulator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Fluidzuführvorrichtung (3) ausgebildet ist, um das Fluid bei drehender Messerwalze (1) in Drehrichtung hinter dem Ort der Granulatabfuhr und vor dem Ort des Zusammenwirkens der Messerwalze (1) mit dem Gegenmesser (2) auf die Messerwalze (1) zu richten.

5. Kunststoffstranggranulator nach einem der Ansprüche 2 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Fluidzuführvorrichtung (3) mehrere entlang der Drehachse (D) der Messerwalze (1) angeordnete Düsen (3a) für die Zuführung des Fluids zur Messerwalze (1) aufweist.

6. Kunststoffstranggranulator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Düsen (3a) zum Zwecke der Fluidstromsteuerung einzeln oder in Gruppen ansteuerbar sind.

7. Kunststoffstranggranulator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß das Fluid ein Gas ist.

8. Kunststoffstranggranulator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß als Fluid Luft eingesetzt wird.

9. Kunststoffstranggranulator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ge­ kennzeichnet durch eine Meßeinrichtung, mit der der Abstand zwischen dem zentralen Bereich der Messerwalze (1) und dem Gegenmesser (2) gemessen wird.

10. Kunststoffstranggranulator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ge­ kennzeichnet durch eine Regeleinrichtung, mit der die Fluidzufuhr abhängig von dem Abstand des zentralen Bereichs der Messerwalze (1) vom Gegenmesser (2) geregelt wird.

11. Verfahren zum Beeinflussen der Spaltweite zwischen einer Messer­ walze (1) und einem Gegenmesser (2) in einem Kunststoffstranggranula­ tor, dadurch gekennzeichnet, daß der Messerwalze (1) ein Fluid derart zugeführt wird, daß der zentrale Bereich der Messerwalze (1) stärker gekühlt wird als die beiden Randbereiche der Messerwalze (1).

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid auf die äußere Oberfläche der Messerwalze (1) gerichtet wird, wobei mehr Fluid auf den zentralen Bereich der Messerwalze (1) im Vergleich zu den Randbereichen der Messerwalze (1) gerichtet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des auf die Oberfläche der Messerwalze (1) gerichteten Fluids zu den Randbereichen der Messerwalze (1) kontinuierlich abnimmt.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid bei drehender Messerwalze in Drehrichtung hinter dem Ort der Granulatabfuhr und vor dem Ort des Zusammenwirkens mit dem Gegen­ messer (2) auf die Messerwalze (1) gerichtet wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spaltweite zwischen der Messerwalze (1) und dem Ge­ genmesser (2) gemessen und die Menge des zugeführten Fluids abhängig von der gemessenen Spaltweite automatisch gesteuert wird.