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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Granulieren von thermoplastischem
Kunststoffmaterial, wie z. B. Polyethylen oder Polypropylen, gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zum Granulieren von thermoplastischem
Kunststoffmaterial gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
5 sowie des Anspruchs 7.
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Bei
der Granulierung von Kunststoffen kommen generell häufig
Extruder zum Einsatz. Diese Extruder drücken geschmolzenes
Kunststoffausgangsmaterial durch Düsen einer Lochplatte
in ein Kühlmedium, z. B. Wasser. Dabei wird das aus den Öffnungen
der Düsen austretende Material von einer Messeranordnung
mit zumindest einem umlaufenden Messer dort abgetrennt, so dass
Granulatkörner entstehen. Entsprechende Vorrichtungen,
welche beispielsweise Verfahren zur Unterwassergranulierung ausführen,
sind als Unterwassergranulierungsanlagen beispielsweise unter der
Produktbezeichnung SPHERO® des
Unternehmens Automatik Plastics Machinery GmbH bekannt.
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Das
Kühlmedium, z. B. ein Kühlfluid wie etwa Wasser,
welches zur Kühlung und zum Transport der frisch abgetrennten
Granulatkörner bzw. Pellets bei solchen Unterwassergranulierungsanlagen
vorgesehen ist, wird durch einen Zulauf meist versetzt zur Drehachse
der Messeranordnung und entsprechend versetzt zur vorgesehenen Symmetrieachse
eines Gehäuses einer solchen Unterwassergranulierungsanlage
zugeführt und über einen meist radial angeordneten
Ablauf zusammen mit den darin sich befindenden Granulatkörnern
abgeführt. Zwar ist die geometrische Anordnung und/oder
Dimensionierung solcher Anlagen, insbesondere der Zuläufe
und Abläufe und Gehäuse solcher Anlagen, so gewählt,
dass dem Kühlmedium dadurch ein gewisser Drall in dem Gehäuse
aufgeprägt wird, so dass es der Drehbewegung der Messeranordnung
weniger Widerstand entgegensetzt, dennoch entstehen durch die Drehbewegung
der Messeranordnung starke Wirbel und Verwirbelungen im Inneren
des Gehäuses der so gebildeten Schneidkammer, was bisher
eine verhältnismäßig hohe Antriebsleistung,
welche zum Antrieb der umlaufenden Messeranordnung nötig
ist, erforderlich macht. Die angesprochenen Wirbel bzw. Verwirbelungen
entstehen dabei gewöhnlich durch Wirkung der Messeranordnung
auf das dort in diesem Bereich der Messeranordnung sich befindende
Kühlmedium, da das Kühlmedium durch die umlaufende Messeranodnung
zentrifugal beschleunigt wird. Die Form, die Anzahl und die Drehzahl
des/der Messer bewirken schon bei geringen Drehzahlen, dass mehr Kühlfluid
im Bereich des zumindest einen Messers bzw. im Bereich zwischen
mehreren Messern weggedrückt und damit „weggepumpt” wird
als der Gesamtdurchsatz an Kühlfluid in diesem Bereich
beträgt. Das so in diesem Bereich „fehlende” Kühlfluid
wird daher von einem Bereich in dem Gehäuse bzw. in der Schneidkammer
wieder angesaugt, welcher der Lochplatte abgewandt ist und dieser
somit gegenüberliegt. Das Kühlfluid wird dabei üblicherweise
auf eine im Wesentlichen toroidale Bahn gezwungen, was aufgrund
der hohen Relativgeschwindigkeiten und der damit verbundenen Verlust-Reibleistung
in dem Kühlfluid unerwünscht ist, da diese Verlustleistung
durch verstärkten Energieeintrag durch den Antrieb des
zumindest einen Messers der Messeranordnung (zusätzlich)
aufgebracht und ausgeglichen werden muss.
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Die
deutsche Offenlegungsschrift
DE 101 37 524 A1 beschreibt eine Vorrichtung
zum Granulieren von aus Düsen in einer Lochplatte austretendem thermoplastischen
Kunststoff, wobei die in einer im Wesentlichen kreisförmigen
Anordnung vorgesehenen Düsen von um eine Messerträgerachse
rotierenden, von einem Messerträger in Schrägstellung
gegenüber der Radialrichtung gehaltenen Messern überstrichen
werden, wobei die Messerträgerachse durch den Mittelpunkt
der kreisförmigen Anordnung verläuft und ein Kühlmedium
der Lochplatte und den Messern zur Kühlung und zum Abtransport
der entstehenden Granulatkörner zugeführt ist.
Dabei ist der Messerträger mit der Messerträgerachse
in einem bis zur Düsenscheibe reichenden, im Wesentlichen
runden Gehäuse angeordnet, in das in tangentialer Richtung
ein Kühlmediumszulauf zur Erzeugung einer Ringströmung
in das Gehäuse einmündet, in dem der Messerträger
rotiert, wobei das Kühlmedium im Wesentlichen mit einer
Geschwindigkeit und Drehrichtung im Gehäuse rotiert, welche
der Drehgeschwindigkeit und Drehrichtung von Durchströmöffnungen im
Messerträger entsprechen, über die das Kühlmedium
bevorzugt axial zu den Messern gelangt, und wobei die entstehende
Strömung des Kühlfluids dabei im Wesentlichen
spiralförmig radial von innen nach außen laufen
wird. Mit dieser Vorrichtung soll der Strömung des Kühlmediums
in der entsprechenden Vorrichtung von vomherein eine Bahn vorgegeben
werden, in welcher sich eine gleichmäßige Strömung
weitgehend frei von Turbulenzen erzielen lässt.
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Das
Dokument
WO 2006/122340
A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Granulieren, bei welcher
ein zylindrisches Granuliergehäuse an einem Stirnende von
einer Lochplatte mit Düsenöffnungen dicht abgeschlossen
ist, wobei Kühlfluid über einen die dortige Lochplatte
umgebenden Ringraum durch eine Vielzahl von Öffnungen achsparallel
zur Drehachse der dortigen Messeranordnung zugeführt wird und
dabei die radial durch den Abtrennvorgang nach außen geschleuderten
Granulatkörner achsenparallel zur genannten Drehachse von
dem Rotationsbereich der dortigen Messeranordnung wegspült
und das Kühlmedium mit den darin enthaltenen Granulatkörnern
dann über einen Auslass in der Lochplatte abgewandten Bereich
des Gehäuses abgeführt wird.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Granulieren von thermoplastischem Kunststoffmaterial
vorzusehen, welches) die oben beschriebenen Nachteile des Standes
der Technik überwindet und insbesondere eine verbesserte
Strömungsführung des Kühlmediums und
auf relativ einfache und kostengünstige Weise eine energetisch
effektive Granulierung ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit
einem Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch
1 sowie einer Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch
5 bzw. einer Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch
7. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den
jeweiligen abhängigen Ansprüchen definiert.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Granulieren
von thermoplastischem Kunststoffmaterial, welches aus Düsen
in einer Lochplatte austritt, wird eine Messeranordnung mit zumindest
einem Messer, angetrieben von einem Motor, der Lochplatte gegenüberliegend
angeordnet, so dass das zumindest eine Messer die Düsen
in der Lochplatte überstreicht und dabei Granulatkörner
des austretenden thermoplastischen Kunststoffmaterials abtrennt,
wobei ein Gehäuse vorgesehen wird, welches an die Lochplatte
anschließt und zumindest das zumindest eine Messer der
Messeranordnung, welche z. B. aus einem das zumindest eine Messer
tragenden Messerträger, angeordnet auf einer Messerwelle,
gebildet sein kann, umgibt und von einem Kühlmedium, z. B.
einem Kühlfluid wie etwa Wasser oder Luft, durchströmt
wird, und wobei eine Zuströmeinrichtung für das
Kühlmedium und ein Auslass für das Kühlmedium
und die darin befindlichen Granulatkörner vorgesehen werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet,
dass aus der Zuströmeinrichtung, welche erfindungsgemäß von
einer separaten Zuströmkammer, welche das Gehäuse
im Rotationsbereich des zumindest einen Messers umfänglich umgibt,
und einer umfänglich verlaufend angeordneten Zuströmdüsenanordnung
zwischen der Zuströmkammer und dem Gehäuse gebildet
wird, das Kühlmedium umfänglich von allen Seiten
radial von außen nach innen, d. h. zentripetal, oder im
Wesentlichen radial von außen nach innen zentripetal in
das Gehäuse eingeleitet wird, d. h. im Rotationsbereich, wobei
zumindest im Rotationsbereich eine zentripetale oder zumindest im
Wesentlichen zentripetale Strömung des Kühlmediums
ausgebildet wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird durch die entsprechend gestaltete Zuströmkammer und
durch die Zuströmdüsenanordnung und/oder mittels
einer oder mehrerer Leiteinrichtung(en) eine umfänglich gleichmäßige,
d. h. über den Umfang gleich bleibend große oder
zumindest im Wesentlichen gleich bleibend große, Durchsatzmenge
an Kühlmedium vorgesehen, welche entsprechend in dem Rotationsbereich
in das Gehäuse von allen Seiten radial von außen
nach innen strömend eingeleitet wird.
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Erfindungsgemäß wird
somit das zur Kühlung und zum Abtransport der frisch abgetrennten Granulatkörner
benötigte Kühlmedium bzw. Kühlfluid so
dem Gehäuse der entsprechenden Granuliervorrichtung zugeführt,
dass es dem zumindest einen Messer der Messeranordnung möglichst
wenig Widerstand entgegensetzt und gleichzeitig die Granulatkörner
schnellstmöglich aus dem Rotationsbereich und somit dem
Abtrennbereich entfernt werden. Das Kühlmedium wird dabei über
die umfänglich verlaufend angeordnete Zuströmdüsenanordnung
von außen nach innen, d. h. zentripetal, oder im Wesentlichen
von außen nach innen dem Gehäuse im Rotationsbereich,
also in dem Bereich der Schnittebene, erfindungsgemäß zugeführt.
Diese Zuströmdüsenanordnung wird über
die um das Gehäuse herumlaufend angeordnete separate Zuströmkammer
erfindungsgemäß gespeist. Durch die entsprechend
vorgesehene Gestaltung der Zuströmeinrichtung und/oder
Festlegung der Abmessungen der Zuströmdüsenanordnung
und/oder mittels der einen oder mehreren Leiteinrichtung(en) kann
dem Kühlmedium bei Eintritt in das Gehäuse bzw.
bei Eintritt in die Schneidkammer auch eine (zusätzliche)
Umlaufgeschwindigkeit verliehen werden, die in etwa der Rotationsgeschwindigkeit
des zumindest einen Messers der Messeranordnung entspricht. Die
dabei erfolgende Beschleunigung des Kühlmediums auf die
gewünschte Geschwindigkeit, d. h. die zur Erreichung des
entsprechenden Drehimpulses benötigte Energie, kann dem
Druck des Kühlmediums entnommen werden. Die zusätzliche
Umlaufgeschwindigkeit des Kühlmediums, welche oben zusätzlich
vorgesehen sein kann, kann entweder mechanisch über die
Gestaltung der Zuströmdüsenanordnung und/oder über die
Steuerung der Durchsatzmenge des Kühlmediums eingestellt
und an unterschiedliche sonstige Verfahrensparameter (Materialdurchsatz,
zu granulierendes Kunststoffmaterial, Größe der
Granulatkörner u. Ä.) angepasst werden.
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Da
erfindungsgemäß das Kühlmedium in etwa
mit derselben Geschwindigkeit wie die Rotationsgeschwindigkeit des
zumindest einen Messers im Rotationsbereich zuströmen kann,
wird es das zumindest eine Messer bzw. gegebenenfalls ein Zwischenraum
zwischen mehreren Messern der Messeranordnung durchfluten und die
frisch abgetrennten Granulatkörner aus dem Rotationsbereich
mit sich abführen. Bei der erfindungsgemäß sich
ergebenden Strömung wird sich bei Annäherung an
die Achse der Rotation des zumindest einen Messers der Messeranordnung
die entsprechende Umlaufgeschwindigkeit des Kühlmediums
erhöhen und somit sich die entsprechende Zentrifugalkraft
erhöhen, so dass die Strömungsbewegung von außen
nach innen hin zunehmend erschwert wird und letztlich verhindert
wird. Somit wird das Kühlmedium in den Raum hinter dem
zumindest einen Messer der Messeranordnung strömen und
dabei in einer wendelförmigen Strömung von dem
Bereich der Lochplatte und dem Rotationsbereich in dem Gehäuse
Wegströmen. Bevorzugt kann der so dem Kühlmedium
innewohnende Drehimpuls durch das Vorsehen eines spiralförmigen Auslassabschnitts
zum Auslass des Gehäuses hin (wieder) in Druck zurückgewandelt
werden.
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Erfindungsgemäß kann
das Auftreten des zum Stand der Technik beschriebenen Energie zehrenden
Toroidalwirbels so vermieden werden. Damit ist eine Verringerung
der zum Abtrennen benötigten Antriebsleistung des die Messeranordnung
antreibenden Motors auf einfache Weise möglich. Das erfindungsgemäße
Verfahren ist somit energetisch besonders effektiv.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren kann dem Kühlmedium,
welches dem Gehäuse zuströmt, mittels der Formgebung
der Zuströmkammer und der Zuströmdüsenanordnung
und/oder mittels einer oder mehrerer Leiteinrichtung(en) im Bereich
der Zuströmdüsenanordnung im Rotationsbereich
die zentripetale oder zumindest im Wesentlichen zentripetale Strömung
des Kühlmediums aufgeprägt werden und bevorzugt
auch ein zusätzlicher Drehimpuls aufgeprägt werden,
welcher entsprechend der Richtung der Rotation des zumindest einen
Messers ausgerichtet ist. Dies wurde oben bereits erläutert.
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Bevorzugt
kann die Größe des zusätzlichen Drehimpulses
dabei so groß sein, dass die entsprechende Geschwindigkeit
des Kühlmediums in Richtung der Rotation der Messeranordnung
so groß ist wie die Rotationsgeschwindigkeit der Messeranordnung.
Somit kann eine weiter optimierte Strömungsführung
des Kühlmediums, wie oben erläutert, bei dieser
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
ermöglicht werden.
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Auch
kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine
Durchsatzmenge und/oder eine Richtung des über die Zuströmeinrichtung
zugeführten Kühlmediums mittels einer Steuereinrichtung
so gesteuert werden, dass dadurch eine Richtung der Strömung
des Kühlmediums in das Gehäuse eingestellt wird.
Zum Beispiel kann die Steuereinrichtung die eine oder mehreren Leiteinrichtung(en)
aufweisen bzw. steuern, wie auch weiter unten im Zusammenhang mit
der Gestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
näher beschrieben wird.
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Bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Granulieren
von aus Düsen in einer Düsenplatte austretendem
thermoplastischem Kunststoffmaterial liegt der Lochplatte eine Messeranordnung
mit zumindest einem Messer, angetrieben von einem Motor, gegenüber
angeordnet, so dass das zumindest eine Messer die Düsen
in der Lochplatte überstreicht und dabei Granulatkörner
des austretenden thermoplastischen Kunststoffmaterials abtrennt,
wobei die Vorrichtung ein Gehäuse aufweist, welches an
die Lochplatte anschließt, zumindest das zumindest eine Messer
der Messeranordnung umgibt und von einem Kühlmedium durchströmt
ist, und wobei eine Zuströmeinrichtung für das
Kühlmedium und ein Auslass für das Kühlmedium
und die darin befindlichen Granulatkörner vorgesehen sind.
Die Messeranordnung kann dabei einen zumindest das eine Messer tragenden Messerträger,
angeordnet auf einer Messerwelle, angetrieben von dem Motor, aufweisen.
Bei dieser Vorrichtung weist die Zuströmeinrichtung erfindungsgemäß eine
separate Zuströmkammer, welche das Gehäuse im
Rotationsbereich des zumindest einen Messers umfänglich
umgibt, und eine umfänglich verlaufend angeordnete Zuströmdüsenanordnung zwischen
der Zuströmkammer und dem Gehäuse auf, wobei der
Querschnitt der Zuströmkammer über deren Umfang
von einer Auslassöffnung für das Kühlmedium
in der Zuströmkammer beginnend in Rotationsrichtung des
zumindest einen Messers abnimmt. Die Zuströmkammer ist
also erfindungsgemäß so gestaltet, dass durch
die zugeordnete Zuströmdüsenanordnung eine umfänglich
gleichmäßige Durchsatzmenge des Kühlmediums
strömt. Das heißt, dass durch die Zuströmdüsenanordnung
umfänglich von allen Seiten das Kühlmedium aus
der erfindungsgemäß geformten Zuströmkammer über
den Umfang mit gleichmäßiger Durchsatzmenge in
jedem Bereich des Umfangs in das Gehäuse strömt,
wobei sich eine zentripetale Strömung bzw. eine Strömung mit
einem zentripetalen Strömungs-(hauet-)anteil erfindungsgemäß ausbilden
kann. Somit kann auf konstruktiv einfache Weise durch die erfindungsgemäße Gestaltung
der separaten Zuströmkammer die erfindungsgemäße
Strömungsoptimierung vorgegeben sein.
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Besonders
bevorzugt ist es dabei, wenn die Zuströmkammer bzw. deren
entsprechender Querschnittsverlauf über den Umfang spiralförmig
ist und entsprechend abnimmt.
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Die
umfänglich verlaufend angeordnete Zuströmkammer
mit ihrem über den Umfang abnehmenden Querschnitt kann
eine beliebige, im Prinzip gleich bleibende, z. B. rechteckige,
Querschnittsgrundform aufweisen, wobei über den Umfang,
d. h. mit zunehmendem Umschlingungswinkel, die radiale und/oder
axiale Dimensionierung dieser Querschnittsgrundform entsprechend
abnimmt, bevorzugt linear zum Umschlingungswinkel abnimmt.
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Gemäß einer
weiteren erfindungsgemäßen Gestaltung einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zum Granulieren von aus Düsen in einer Lochplatte austretendem
thermoplastischem Kunststoffmaterial ist eine Vorrichtung vorgesehen,
bei welcher der Lochplatte eine Messeranordnung mit zumindest einem
Messer, angetrieben von einem Motor, gegenüberliegt, so
dass das zumindest eine Messer die Düsen in der Lochplatte überstreicht
und dabei Granulatkörner des austretenden thermoplastischen
Kunststoffmaterials abtrennt, wobei diese Vorrichtung ein Gehäuse
aufweist, welches an die Lochplatte anschließt, zumindest
das zumindest eine Messer der Messeranordnung umgibt und von einem
Kühlmedium durchströmt ist, und wobei eine Zuströmeinrichtung
für das Kühlmedium und ein Auslass für
das Kühlmedium und die darin befindlichen Granulatkörner
vorgesehen sind. Die Messeranordnung kann dabei einen zumindest
ein Messer tragenden Messerträger, angeordnet auf einer
Messerwelle, angetrieben von dem Motor, aufweisen. Bei dieser weiteren erfindungsgemäßen
Gestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist
die Zuströmeinrichtung eine separate Zuströmkammer
auf, welche das Gehäuse im Rotationsbereich des zumindest
einen Messers umfänglich umgibt, und eine umfänglich verlaufend
angeordnete Zuströmdüsenanordnung zwischen der
Zuströmkammer und dem Gehäuse, wobei im Bereich
der Zuströmdüsenanordnung, d. h. bevorzugt in
der Zuströmdüsenanordnung, eine oder mehrere Leiteinrichtung(en)
vorgesehen ist/sind, so dass durch die Zuströmdüsenanordnung
eine umfänglich gleichmäßige Durchsatzmenge
an Kühlmedium strömt. Das heißt, dass
auch bei dieser erfindungsgemäßen Gestaltung umfänglich
von allen Seiten das Kühlmedium aus der erfindungsgemäß geformten
Zuströmkammer über den Umfang mit gleichmäßiger
Durchsatzmenge in jedem Bereich des Umfangs in das Gehäuse
strömt, wobei sich eine zentripetale Strömung
bzw. eine Strömung mit einem zentripetalen Strömungs-(haupt-)anteil
erfindungsgemäß ausbilden kann. Somit kann auf
konstruktiv einfache Weise auch durch diese erfindungsgemäße Gestaltung
die erfindungsgemäße Strömungsoptimierung
vorgegeben sein. Die Leiteinrichtung(en) kann/können dabei
bevorzugt über den Umfang im Wesentlichen gleichmäßig,
d. h. in gleichem Winkelabstand, angeordnet sein und sie kann/können bevorzugt
ein strömungsgünstiges Schaufelprofil oder eine
Leitflügelform aufweisen.
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Die
erfindungsgemäß vorgesehene(n) Leiteinrichtung(en)
kann/können das zuströmende Kühlmedium
so in Rotation versetzen, dass die Rotationsgeschwindigkeit mit
der Rotationsgeschwindigkeit der Messeranordnung synchronisiert
werden kann. Dies betrifft also neben der erfindungsgemäßen
zentripetalen Geschwindigkeits(hauet-)komponente eine mögliche
zusätzliche Geschwindigkeitskomponente der Strömung
des Kühlmediums in Richtung der Rotation, also in Umfangsrichtung,
der Messeranordnung.
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Erfindungsgemäß kann/können
die eine oder mehreren Leiteinrichtung(en) so verstellbar sein,
dass dadurch die umfänglich gleichmäßige Durchsatzmenge
an Kühlmedium durch die Zuströmdüsenanordnung
einstellbar ist, d. h. die Durchsatzmenge entsprechend über
einen bestimmten Bereich einstellbar ist.
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Die
im Folgenden beschriebenen Gestaltungen betreffen Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche sowohl
für die Ausführungsform mit in Umfangsrichtung
im Querschnitt kleiner werdend gestalteter Zuströmkammer und/oder
für die Ausführungsform mit in der Zuströmkammer
angeordneter bzw. angeordneten Leiteinrichtung(en) gelten. Generell
kann auch eine Kombination beider erfindungsgemäßer
Gestaltungen gemeinsam in einer Vorrichtung erfindungsgemäß verwirklicht
sein.
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Bevorzugt
kann die Zuströmdüsenanordnung eine Ringspaltdüse
sein, welche bevorzugt eine Düsenbreite im Bereich von
1 mm bis 8 mm, bevorzugter im Bereich von 2 mm bis 6 mm, noch bevorzugter
im Bereich von 2 mm bis 4 mm und besonders bevorzugt im Bereich
von 3 mm aufweist. Die entsprechende Düsenbreite kann dabei
je nach erforderlicher Durchsatzmenge des Kühlmediums und/oder
der Partikelgröße der zu granulierenden Granulatkörner
gewählt sein. Die Ringspaltdüse kann dabei um
den gesamten Umfang des entsprechenden Bereichs der Messeranordnung,
des Gehäuses der erfindungsgemäßen Vorrichtung
verlaufen bzw. im Wesentlichen um den gesamten Umfang verlaufen.
Gegebenenfalls können abschnittsweise Verstärkungsstege
vorgesehen sein, welche die Dimensionsstabilität des Düsenspalts
einer solchen Ringspaltdüse zusätzlich verbessern
können.
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Erfindungsgemäß kann
die Zuströmdüsenanordnung auch aus mehreren umfänglich
verteilten Düsenöffnungen, bevorzugt Spaltdüsenöffnungen, ausgebildet
sein, welche weiter bevorzugt jeweils eine Düsenbreite
im Bereich von 1 mm bis 8 mm, bevorzugter im Bereich von 2 mm bis
6 mm, noch bevorzugter im Bereich von 2 mm bis 4 mm und besonders
bevorzugt im Bereich von 3 mm aufweisen.
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Generell
kann zur Erreichung einer über den Umfang gleichmäßigen
Durchsatzmenge des zuströmenden Kühlmediums die
Zustromdüsenanordnung gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform eine umfänglich gleichbleibende
Düsenbreite aufweisen. Die Düsenbreite kann sich
auch über den Umfang ändern, z. B. von kleiner
nach größer oder von größer nach
kleiner, wobei dadurch die Strömungsverhältnisse
z. B. hinsichtlich der Strömungsgeschwindigkeit und der
Durchsatzmenge über den Umfang beeinflusst sein können.
Generell kann beispielsweise eine größere Düsenbreite
eine größere Durchsatzmenge ermöglichen
und eine kleinere Düsenbreite kann bei gleich bleibender
Durchsatzmenge beispielsweise eine höhere Strömungsgeschwindigkeit ergeben.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung kann besonders flexibel
hinsichtlich der Durchsatzmenge des Kühlmediums durch die
Zuströmdüsenanordnung gestaltet sein, indem die
Zuströmdüsenanordnung in ihrer Düsenbreite
verstellbar ist.
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Die
Düsenbreite, welche erfindungsgemäß bevorzugt
gewählt werden kann, hängt insbesondere von der
gewählten Geometrie der Granuliervorrichtung ab, also z.
B. vom Durchmesser des Gehäuses, ab. Generell ist eine
schmale Düsenbreite von z. B. 1 mm oder sogar weniger zu
bevorzugen, wobei dadurch die Durchströmungsgeschwindigkeit
des Kühlmediums durch die Düsenanordnung mit einer
solchen Düsenbreite im Vergleich zu einer größeren
Düsenbreite vorteilhaft erhöht sein kann, so dass
eine stärkere Strömung mit höherer Strömungsgeschwindigkeit
erreichbar ist. Bei (zusätzlicher) Anordnung der Leiteinrichtung(en)
im Bereich bzw. in der Zuströmdüsenanordnung soll
die Düsenbreite natürlich so gewählt
werden, dass dort ausreichend Raum für diese Leiteinrichtung(en)
vorhanden sein kann, damit es dort nicht zum Auftreten von ungewolltem
Staudruck kommen kann.
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Eine
Steuerungseinrichtung kann erfindungsgemäß bevorzugt
vorgesehen sein, mittels welcher der Druck und/oder die Durchsatzmenge
des über die Einlassöffnung zugeführten
Kühlmediums steuerbar ist.
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Zur
weiteren Strömungsoptimierung auch im Bereich des Auslasses
kann der Auslass in dem der Zuströmeinrichtung abgewandten
Bereich des Gehäuses der erfindungsgemäßen
Vorrichtung angeordnet sein. Somit kann ein gleichmäßiges
Abströmen des Kühlmediums mit den sich darin befindenden
Granulatkörnern erreicht werden, wodurch auch ein eventuelles
Verklumpen im Gehäuse und insbesondere im Bereich des Auslasses
zusätzlich vermieden werden kann.
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Der
Auslass kann bevorzugt tangential verlaufend angeordnet sein, d.
h. beispielsweise tangential zu einer gegebenenenfalls dort in Umfangsrichtung
verlaufenden (Haupt-)strömung des Kühlmediums
mit den sich dort darin befindlichen Granulatkörnern.
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Zur
weiteren Strömungsoptimierung, wie dies weiter oben auch
schon beschrieben wurde, kann in dem der Zuströmeinrichtung
abgewandten Bereich des Gehäuses ein spiralförmiger
Auslaufabschnitt zum Auslass hin für das Kühlmedium
und die darin befindlichen Granulatkörner angeordnet sein. Somit
kann ein Druckaufbau (siehe weiter oben beschrieben) im Auslassbereich
der erfindungsgemäßen Vorrichtung für
das Kühlmedium und die darin befindlichen Granulatkörner
konstruktiv einfach verwirklicht sein.
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Zur
weiteren Strömungsoptimierung kann in dem der Zuströmeinrichtung
abgewandten Bereich des Gehäuses auch ein wendelförmiger
Auslaufabschnitt zum Auslass hin für das Kühlmedium
und die dann befindlichen Granulatkörner angeordnet sein. Auch
somit kann ein Druckaufbau im Auslassbereich der erfindungsgemäßen
Vorrichtung für das Kühlmedium und die darin befindlichen
Granulatkörner konstruktiv einfach verwirklicht sein.
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Generell
gelten die hinsichtlich des erfindungsgemäßen
Verfahrens angegebenen Merkmale und Vorteile auch hinsichtlich der
erfindungsgemäßen Vorrichtung(en) und umgekehrt,
soweit anwendbar, wobei auch beliebige Kombinationen der genannten
Merkmale (soweit sinnvoll) möglich sind.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren
beispielhaft näher erläutert werden. Es zeigt:
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1 in
einer schematischen Schnittansicht eine Granulierungsvorrichtung,
welche beide erfindungsgemäßen Vorrichtungsgestaltungen
in Kombination aufweist;
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2 eine
Schnittansicht entlang der Linie A-A der 1;
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3 eine
Schnittansicht entlang der Linie B-B der 1 gemäß einer
ersten Ausführungsform der Erfindung;
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4 eine
Schnittansicht entlang der Linie B-B der 1 gemäß einer
zweiten Ausführungsform der Erfindung;
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5 eine
vergrößerte, schematische Schnittansicht eines
Details a der 1;
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6 eine
vergrößerte, schematische Schnittansicht eines
Details b der 1; und
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7 eine
schematische perspektivische Ansicht einer Granulierungsvorrichtung
gemäß der Erfindung.
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1 zeigt
schematisch in einer Schnittansicht eine Vorrichtung zum Granulieren
von aus Düsen 1 in einer Lochplatte 2 austretendem
thermoplastischem Kunststoffmaterial, wobei die in 1 gezeigte
Vorrichtung beide erfindungsgemäßen Gestaltungskonzepte
in Kombination in sich vereint aufweist. Die jeweiligen Konzepte
könnten auch jeweils einzeln konstruktiv vorgesehen sein.
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Die
in 1 schematisch gezeigte Granulierungsvorrichtung
weist eine Lochplatte 2 mit darin vorgesehenen Düsen 1 auf,
wobei die Anordnung der Düsen 1 im Wesentlichen
rotationssymmetrisch ist und auch die sonstige Gestaltung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung rotationssymmetrisch bzw. im Wesentlichen rotationssymmetrisch
ist. Gemäß der in 1 gezeigten
Ausführungsform ist der Lochplatte 2 eine Messeranordnung
zugeordnet mit zumindest einem Messer 3, welches von einem
Messerträger 4, angeordnet auf einer Messerwelle 5,
gebildet ist. Die Messeranordnung wird von einem Motor (in 1 nicht
gezeigt) angetrieben, so dass das zumindest eine Messer 3 die
Düsen 1 in der Lochplatte 2 überstreicht
und dabei Granulatkörner des aus den Düsen 2 austretenden
thermoplastischen Kunststoffmaterials abtrennt. Das thermoplastische
Kunststoffmaterial kann auf herkömmliche Art und Weise
geschmolzen werden und zum Beispiel über einen Extruder
oder eine Schmelzepumpe (in 1 nicht
gezeigt) zu dem Bereich der Lochplatte 2 transportiert werden
und aus den Düsen 1 dort gedrückt werden. Die
Vorrichtung weist ein Gehäuse 6 auf, welches an die
Lochplatte 2 anschließt und so eine Schneidkammer
definiert, welche im Betrieb mit einem Kühlmedium, üblicherweise
einem Kühlfluid wie z. B. Wasser oder Luft, gefüllt
und durchströmt ist, wobei das Gehäuse 6 zumindest
das eine Messer 3 und den Messerträger 4 sowie
zumindest einen Teil der Messerwelle 5 umgibt. Die Messerwelle 5 ist
in dem Gehäuseteil, welches der Lochplatte 2 abgewandt
ist, fluiddicht aus dem Gehäuse herausgeführt,
und der Motor (in 1 nicht gezeigt) ist vorgesehen,
welcher über die Messerwelle 5 das zumindest eine
Messer 3 zu einer Rotationsbewegung antreibt. Erfindungsgemäß ist
eine Zuströmeinrichtung vorgesehen mit einer separaten
Zuströmkammer 8, welche das Gehäuse 6 im
Bereich der Rotation des zumindest einen Messers 3 umfänglich
umgibt, und mit einer umfänglich verlaufend angeordneten
Zuströmdüsenanordnung 9 zwischen der
Zuströmkammer 8 und dem Gehäuse 6,
wobei die Zuströmdüsenanordnung 9 im
in der 1 gezeigten Fall eine umfänglich umlaufende Ringspaltdüse
mit einer über den Umfang gleichbleibenden Düsenbreite
von z. B. 3 mm ist. Die Zuströmkammer 8 weist
erfindungsgemäß über deren Umfang, d.
h. umfänglich, von einer Einlassöffnung 10 für
das Kühlmedium in der Zuströmkammer 8 beginnend
in Rotationsrichtung des zumindest einen Messers 3 einen
abnehmenden Querschnitt auf (siehe auch Schnitt A-A gemäß 2 weiter
unten).
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Gemäß der
gezeigten erfindungsgemäßen Gestaltung sind mehrere
Leitvorrichtungen 12 vorgesehen, so dass durch die Zuströmdüsenanordnung 9 eine
umfänglich gleichmäßige Durchsatzmenge
an Kühlmedium strömt. Somit wird erfindungsgemäß durch
die Zuströmdüsenanordnung 9 zwischen
der Zuströmkammer 8 und dem Gehäuse 6 das
Kühlmedium umfänglich von allen Seiten radial
von außen nach innen oder im Wesentlichen radial von außen nach
innen in das Gehäuse 6 eingeleitet. Dabei ergibt sich
erfindungsgemäß zumindest im Rotationsbereich
des zumindest einen Messers 3 eine zentripetale oder zumindest
im Wesentlichen zentripetale Strömung des Kühlmediums.
Die Leiteinrichtungen 12 sind so angeordnet, dass in Umfangsrichtung
immer noch eine Möglichkeit gegeben ist, dass das Kühlmedium
in alle Bereiche der Zuströmkammer 8 strömen
kann. Die Leiteinrichtungen 12 dienen dabei der Strömungsführung
des Kühlmediums und nicht dazu, einzelne Bereiche über
den Umfang der separaten Zuströmkammer 8 abzuteilen.
Die Anordnung der einzelnen Leiteinrichtungen 12 kann beispielsweise
gleichmäßig über den Umfang der Zuströmkammer 8 bzw.
der Zuströmdüsenanordnung 9 verteilt
sein. Die Befestigung der einzelnen Leiteinrichtungen 12 kann
ortsfest z. B. durch Verschweißen entsprechender Leitflügel
an die Wandungen erfolgen. Die Leiteinrichtung(en) 8 können
auch einzeln oder bevorzugt gemeinsam z. B. durch eine Steuereinrichtung
verstellbar ausgeführt sein, wobei z. B. der Anstellwinkel
entsprechend verstellbar sein kann (in 1 nicht
explizit gezeigt, siehe 5).
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Gemäß der
Darstellung der 1 ist ein Auslass 7 in
dem der Zuströmeinrichtung abgewandten Bereich des Gehäuses 6 angeordnet.
Dabei ist zum Auslass 7 hin ein wendelförmiger
Auslaufabschnitt 11 vorgesehen, welcher die Strömung
des durch den Auslass 7 ausströmenden Kühlmediums mit
den darin befindlichen Granulatkörnern entsprechend führt
und somit einen Druckaufbau in diesem Bereich des Gehäuses 6 und/oder
im Auslass 7 ermöglicht, nämlich aufgrund
des durch den spiralförmigen Auslaufabschnitt 1 sich
ergebenden Staudrucks. Auch ein entsprechender spiralförmiger
Auslaufabschnitt ist konstruktiv möglich.
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2 zeigt
einen Schnitt entlang der Linie A-A der 1.
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In 2 gut
zu sehen ist zum Einen der sich über den Umfang des Gehäuses 6 sich ändernde Querschnitt
der Zuströmkammer 8, welcher von der Einlassöffnung 10 für
das Kühlmedium beginnend in Rotationsrichtung des zumindest
einen Messers 3 kleiner wird, wobei die Zuströmkammer 8 spiralförmig ist,
und auch die Leiteinrichtungen 12, welche im Bereich der
Zuströmdüsenanordnung 9 vorgesehen sind,
sind dort gut zu erkennen. Die Leiteinrichtungen 12 sind
dabei über den Umfang im Wesentlichen gleichmäßig,
d. h. in gleichem Winkelabstand, angeordnet und weisen bevorzugt
ein strömungsgünstiges Schaufelprofil oder einen
Leitflügelform auf, welches die Führung des Kühlmediums
so gestattet, dass erfindungsgemäß eine umfänglich
gleichmäßige Durchsatzmenge an Kühlmedium
durch die Zuströmdüsenanordnung 9 in
das Gehäuse 6 fließt. Die Drehrichtung
der Messeranordnung mit der Messerwelle 5, den Messerträgern 4 und
den daran angeordneten Messern 3 ist in 2 durch
den Rotationspfeil angedeutet.
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Die 3 zeigt
einen Schnitt entlang der Linie B-B der 1 gemäß einer
ersten Ausführungsform der Erfindung.
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In 3 ist
der Schnitt entlang der Linie B-B in 1 im Bereich
des tangential angeordnet dargestellten Auslasses 7 des
Gehäuses 6 der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zu sehen. Dabei dient der in 3 wendelförmig
dargestellte Auslassabschnitt 11 zum Auslass 7 hin
der strömungsoptimierten Abführung des Kühlmediums
mit den darin befindlichen Granulatkörnern.
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Die 4 zeigt
einen Schnitt entlang der Linie B-B der 1 gemäß einer
zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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In 4 ist
der Schnitt entlang der Linie B-B in 1 im Bereich
des spiralförmig dargestellten Auslasses 7 des
Gehäuses 6 der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zu sehen. Dabei dient der in 4 spiralförmig
im Radius über den Umfang zunehmend dargestellte Auslassabschnitt 11 zum
Auslass 7 hin der strömungsoptimierten Abführung
des Kühlmediums mit den dann befindlichen Granulatkörnern.
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Die 5 zeigt
eine vergrößerte, schematische Schnittansicht
eines Details a der 1 im Bereich der Zuströmdüsenanordnung 9.
Dabei ist die Anordnung einer der Leiteinrichtungen 12 in
der Zuströmdüsenanordnung 9 zwischen
Lochplatte 2 und Gehäuse 6 gezeigt. Die
gezeigte Leiteinrichtung 12 kann dabei, wie auch die anderen
nicht in 5 zu sehenden Leiteinrichtungen 12,
z. B. mittels einer Drehachse über die Steuerungseinrichtung
bzw. einen entsprechend angesteuerten Stellantrieb (in 5 nicht
gezeigt) verdreht werden, was durch den entsprechenden Doppelpfeil
in 5 angedeutet ist. Dadurch kann die Zuströmmenge
und/oder -richtung des Kühlmediums einstellbar sein.
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Die 6 zeigt
eine vergrößerte, schematische Schnittansicht
eines Details b der 1 im Bereich der Zuströmdüsenanordnung 9 und
der Einlassöffnung 10 für das Kühlmedium.
Dabei ist im Bereich der Zuströmdüsenanordnung 9 keine
der Leiteinrichtungen 12 angeordnet gezeigt. Generell kann eine
Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Granuliervorrichtung vorgesehen sein, welche über den gesamten
Umfang im Bereich der Zuströmdüsenanordnung 9 keine
Leiteinrichtung(en) 12 aufweist.
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Die 7 zeigt
eine schematische perspektivische Ansicht einer Granulierungsvorrichtung
gemäß der Erfindung, wobei über die Einlassöffnung 10 und
die separate spiralförmige Zuströmkammer 8 mit über
deren Umfang von der Einlassöffnung 10 beginnend
in Rotationsrichtung der Messeranordnung (nicht in 7 zu
sehen aber Rotationsrichtung durch den dortigen Pfeil angedeutet)
abnehmendem Querschnitt das Kühlmedium umfänglich
von allen Seiten radial von außen nach innen oder im Wesentlichen
radial von außen nach innen in das Gehäuse 6 eingeleitet
wird, wobei zumindest im Rotationsbereich des zumindest einen Messers
der Messeranordnung (in 7 nicht zu sehen) eine zentripetale oder
zumindest im Wesentlichen zentripetale Strömung des Kühlmediums
erfindungsgemäß ausgebildet wird. Angemerkt sei,
dass die in 7 gezeigte Anordnung von Einlassöffnung 10,
Auslass 7 und Auslassabschnitt 11, ebenso wie
die durch den Pfeil dort angedeutete Rotationsrichtung der Messeranordnung
nicht exakt der Anordnung, wie sie beispielsweise in 1 dargestellt
ist, entspricht sondern aus Gründen der besseren perspektivischen
Darstellbarkeit teilweise z. B. seitenverkehrt dazu dargestellt
ist.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung dient insbesondere
der Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10137524
A1 [0004]
- - WO 2006/122340 A1 [0005]