DE20117461U1 - Device for granulating extruded plastic strands - Google Patents
Device for granulating extruded plastic strandsInfo
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Description
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Bahnhofstraße6, D-09111 Chemnitz 29. Oktober 2001 Bahnhofstraße6, D-09111 Chemnitz 29 October 2001
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CF. Scheer & Cie GmbH & Co 70435 Stuttgart CF. Scheer & Cie GmbH & Co 70435 Stuttgart
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Granulieren von durch die Löcher in einer Lochplatte in eine Wasserkammer extrudierten Kunststoffsträngen.The invention relates to a device for granulating plastic strands extruded through the holes in a perforated plate into a water chamber.
Für die Qualität des erzeugten Granulates ist von wesentlicher Bedeutung, daß die relative Lage der Messerschneidebene des rotierenden Messerträgers zur Stirnseite der Lochplatte definiert ist und auch über einen längeren Funktionszeitraum unter sich ändernden Parametern beibehalten wird bzw. angepaßt werden kann.For the quality of the granulate produced, it is of essential importance that the relative position of the knife cutting plane of the rotating knife carrier to the front side of the perforated plate is defined and is maintained or can be adjusted even over a longer period of operation under changing parameters.
In DE 198 46 286 A ist eine derartige Granuliervorrichtung beschrieben und dargestellt. In einer Fanghaube rotiert ein mit einer hohlgebohrten Antriebswelle verbundener, an der Außenseite der Lochplatte anliegender Messerkopf, wobei die auf ihm befestigten Messer die aus der Lochplatte austretenden Kunststoffstränge abtrennen. Die hohlgebohrte Antriebswelle wird von einem Antriebsmotor angetrieben und besitzt eine Einrichtung zum axialen Verschieben des Messerkopfes bezüglich der Lochplatte. Diese Einrichtung ist dadurch charakterisiert, daß die Antriebswelle in zwei getrennte Wellenabschnitte unterteilt ist, von denen der erste den Messerkopf trägt und der zweite aus der Antriebswelle selbst besteht. Die Wellenabschnitte sind durch einen elastischen Faltenbalg zur Übertragung des Drehmomentes verbunden. Die axiale Verschiebung des Messerkopfes in Richtung der Lochplatte wird durch Spreizung des Faltenbalges mittels einer Spreizvorrichtung erzielt.Such a granulating device is described and illustrated in DE 198 46 286 A. A cutter head connected to a hollow drive shaft and resting on the outside of the perforated plate rotates in a collecting hood, with the knives attached to it cutting off the plastic strands emerging from the perforated plate. The hollow drive shaft is driven by a drive motor and has a device for axially displacing the cutter head relative to the perforated plate. This device is characterized in that the drive shaft is divided into two separate shaft sections, the first of which carries the cutter head and the second consists of the drive shaft itself. The shaft sections are connected by an elastic bellows for transmitting the torque. The axial displacement of the cutter head in the direction of the perforated plate is achieved by spreading the bellows using a spreading device.
Dabei wirkt infolge des aufgebrachten Druckes eines Fluids oder der Wirkung einer Druckfeder in Verbindung mit mechanischen Stellelementen eine Kraft auf den Faltenbalg ein, der sich unter deren Einwirkung nur in axialer Richtung verformen soll. Über den elastisch verformbaren Faltenbalg, der die beiden Wellenabschnitte verbindet, wird das Antriebsdrehmoment und die axiale Anpreßkraft der Messer des Messerkopfes an die Stirnseite der Lochplatte übertragen, aber gleichzeitig auch die relative Lage der Messerschneidebene zur Lochplattenstirnseite festgelegt. Die Anforderungen an die Federsteifigkeiten des elastischen Faltenbalges sind deshalb nur schwierig zu erfüllen, weil sie einerseits eine relativ feinfühlige axiale Verstellung ermöglichen müssen, andererseits aber in seitlicher und winkliger Richtung nur geringe Verformungen zulassen dürfen. Die Festlegung und Erzielung optimaler axialer, angularer und lateraler Federsteifigkeiten des Faltenbalges sind deshalb schwierig zu erzielen und mit hohem Aufwand verbunden. Zur Umgehung dieses Mangels sieht eine Ausgestaltung der Granuliervorrichtung nach DE 198 46 286 A vor, daß der den Messerkopf tragende Wellenabschnitt einen Zapfen besitzt, der in einer Bohrung in der Lochplatte geführt wird. Diese vorgeschlagene Lösung ist insofern mit sehr hohen Kosten verbunden, weil die Lagerung des Zapfens in der verfahrensbedingt auf Schmelzetemperatur aufgeheizten Lochplatte wärmestabil erfol-5 gen muß.As a result of the pressure applied by a fluid or the effect of a compression spring in conjunction with mechanical adjusting elements, a force acts on the bellows, which should only deform in the axial direction under its influence. The drive torque and the axial contact force of the knives of the knife head are transferred to the front of the perforated plate via the elastically deformable bellows, which connects the two shaft sections, but at the same time the relative position of the knife cutting plane to the front of the perforated plate is also determined. The requirements for the spring stiffness of the elastic bellows are therefore difficult to meet because, on the one hand, they must enable relatively sensitive axial adjustment, but on the other hand, they must only allow slight deformations in the lateral and angular direction. Determining and achieving optimal axial, angular and lateral spring stiffness of the bellows is therefore difficult to achieve and involves a great deal of effort. To avoid this deficiency, a design of the granulating device according to DE 198 46 286 A provides that the shaft section carrying the knife head has a pin which is guided in a hole in the perforated plate. This proposed solution is associated with very high costs because the pin must be mounted in a heat-stable manner in the perforated plate which is heated to melt temperature due to the process.
Weiterhin ist nachteilig, daß bei der Montage der Vorrichtung, beispielsweise nach vorangegangener Öffnung der Fanghaube zum Zwecke der Messerkontrolle oder zum Lochplattenwechsel, die Einführung des Zapfens in das Lager in der Lochplatte infolge des Eigengewichtes des Messerträgers und der dadurch erfolgten angularen Verformung des Faltenbalges schwierig ist und die Benutzung entsprechender Vorrichtungen erfordert.
In DE 44 08 2 35 Cl wird eine Einrichtung zur gesteuerten hydraulischen Anstellung der am Messerkopf befestigten Schneidmesser an die Düsenplatte über eine Steuereinrichtung beschrieben und dargestellt. Dabei wird davon ausgegangen, daß in der Wasserkammer innerhalb des stirnseitig rings der Längsachse der Messerwelle des Messerkopfes gebildeten schnitt-Another disadvantage is that when assembling the device, for example after opening the collecting hood for the purpose of checking the blade or changing the perforated plate, the insertion of the pin into the bearing in the perforated plate is difficult due to the weight of the blade carrier and the resulting angular deformation of the bellows and requires the use of appropriate devices.
In DE 44 08 2 35 Cl a device for the controlled hydraulic adjustment of the cutting blades attached to the knife head to the nozzle plate via a control device is described and shown. It is assumed that in the water chamber within the cutting area formed on the front side of the longitudinal axis of the knife shaft of the knife head,
freien Bereiches zwischen dem Messerkopf und der Düsenplatte und außerhalb des den Innenraum der Granulierhaube durchsetzenden und durch den Laufbahndurchmesser der Schneidmesser bestimmten Bereich unterschiedliche hydraulische Drücke herrsehen. Über Meßstellen werden die hydraulischen Drücke erfaßt, einer Steuer- und Speichereinrichtung zugeführt und für die axiale Betätigung der Anstelleinrichtung für die Messerwelle benutzt um eine bestimmte Andrückkraft der Messer zu erzielen. Nachteilig hierbei ist, daß zwei Sensoren die Drücke erfassen und der eine Sensor sein Signal nur über eine die Düsenplatte durchdringende Bohrung zugeführt bekommt. In diese Bohrung kann Wasser eindringen, daß beim Aufheizen der Düsenplatte verdampfen wird. Die Anordnung des Sensors in der Wasserkammer allein ist schon problematisch.free area between the knife head and the nozzle plate and outside the area that passes through the interior of the granulation hood and is determined by the diameter of the cutting blades' track, different hydraulic pressures prevail. The hydraulic pressures are recorded via measuring points, fed to a control and storage device and used for the axial actuation of the setting device for the knife shaft in order to achieve a certain pressing force of the knives. The disadvantage here is that two sensors record the pressures and one sensor only receives its signal via a hole that penetrates the nozzle plate. Water can penetrate this hole and evaporate when the nozzle plate is heated up. The arrangement of the sensor in the water chamber alone is problematic.
Infolgedessen genannter Nachteile entstehen Meßfehler, die negativen Einfluß auf die Erzielung der axialen Verstellung und der gewünschten Anpreßkraft der Messer an die Düsenplatte haben werden. Die Beschädigung des Sensors durch den heißen Dampf kann nicht ausgeschlossen werden.As a result of the above-mentioned disadvantages, measurement errors arise which will have a negative impact on achieving the axial adjustment and the desired contact pressure of the blades on the nozzle plate. Damage to the sensor by the hot steam cannot be ruled out.
Die durch die Erfindung zu lösende Aufgabe besteht darin eine Vorrichtung zum Granulieren extrudierter Kunststoffstränge nachzuweisen, die die definierte relative Lage der Messerschneidebene zur Lochplattenstirnseite besser einzuhalten ermöglicht und eine feinfühlige axiale Anstellung des Messerkopfes an die Lochplatte zum Zwecke der Erzielung einer gewünschten Anpreßkraft der Messer mit geringerem Aufwand und niedrigeren Kosten gestattet.
Die Aufgabe wird gelöst durch die in Anspruch 1 beschriebene Vorrichtung.The problem to be solved by the invention is to provide a device for granulating extruded plastic strands which makes it possible to better maintain the defined relative position of the knife cutting plane to the perforated plate front side and allows a sensitive axial adjustment of the knife head to the perforated plate for the purpose of achieving a desired contact pressure of the knives with less effort and lower costs.
The object is achieved by the device described in claim 1.
Infolge der Führung in dem Lager kommt es nur zu sehr geringen, durch das Lagerspiel bedingten, angularen Verformungen des Metallbalges und dadurch auch nur zu geringen Abweichungen der Parallelität der Schneidebene der Messer und der Stirnseite der Lochplatte.As a result of the guidance in the bearing, there is only very slight angular deformation of the metal bellows caused by the bearing play and therefore only slight deviations in the parallelism of the cutting plane of the knives and the front side of the perforated plate.
Das gering ausgelegte Lagerspiel begrenzt formschlüssig die angulare Verformung des Metallbalges und gewährleistet den Ausgleich der Abweichungen der Parallelität der SchneidebeneThe low bearing clearance limits the angular deformation of the metal bellows and ensures the compensation of deviations from the parallelism of the cutting plane
der Messer auf dem Messerträger zur Stirnseite der Lochplatte. Durch die Möglichkeit definierter axialer Verstellung von Antriebswelle und Messerträger gegeneinander über die axiale Verformung infolge elastischer Dehnung des Metallbalges kann die Anpreßkraft der Messer an die Lochplatte feinfühlig eingestellt werden.of the knives on the knife carrier to the front side of the perforated plate. Due to the possibility of defined axial adjustment of the drive shaft and knife carrier relative to each other via the axial deformation as a result of elastic expansion of the metal bellows, the contact pressure of the knives on the perforated plate can be finely adjusted.
Der Metallbalg ist Stellelement für die Anpreßkraft der Messer an die Lochplatte.
Die Befestigung des Metallbalges an speziellen Aufnahmekörpern erleichtert die Handhabung.The metal bellows is the adjusting element for the contact pressure of the knives on the perforated plate.
The attachment of the metal bellows to special mounting bodies makes handling easier.
Zweckmäßigerweise ist deshalb auch für die Lösbarkeit der festen Verbindung eine Schraub-Klemm-Verbindung zur Befestigung auf der Antriebswelle vorgesehen.
Die axiale Verschiebbarkeit des Messerträgers gegenüber der Antriebswelle kann durch Anordnung des Lagers entweder seitens des Messerträgers oder seitens der Antriebswelle erzielt werden. For this reason, a screw-clamp connection is expediently provided for fastening to the drive shaft so that the fixed connection can be removed.
The axial displacement of the knife carrier relative to the drive shaft can be achieved by arranging the bearing either on the knife carrier side or on the drive shaft side.
Um eine definierte axiale Verstellung messen zu können, ist eine Wegmeßeinrichtung zur Ermittlung des Hubes vorhanden.In order to be able to measure a defined axial adjustment, a position measuring device is available to determine the stroke.
Deren Signale werden auch zur definierten axialen Verstellung genutzt.Their signals are also used for defined axial adjustment.
Eine andere Möglichkeit der Ermittlung des Hubes und der Nutzung daraus abgeleiteter Signale für die definierte axiale Verstellung ergibt sich aus der Anordnung eines Drucksensors 5 für das Druckmedium innerhalb des Druckraumes.Another possibility for determining the stroke and using signals derived therefrom for the defined axial adjustment results from the arrangement of a pressure sensor 5 for the pressure medium within the pressure chamber.
Der Vorteil einer direkten und unkomplizierten Anzeige des Hubes mit einem Sensor außerhalb der Vorrichtung ergibt sich aus der Befestigung einer Stange direkt an dem Messerträger und deren Hindurchführung durch die axiale Bohrung der Antriebswelle. The advantage of a direct and uncomplicated display of the stroke with a sensor outside the device results from the attachment of a rod directly to the knife carrier and its passage through the axial bore of the drive shaft.
Die ausschließlich axiale Ausdehnung des elastischen Metallbalges wird zusätzlich unterstützt durch die Anordnung einer diesen ihn umgebenden Hülse.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die als Druckmedium ausgebildete Spreizeinrichtung des Metallbalges als Stellelement für die definierte Verschiebung des Messerträgers, und damit für eine definierte Anpreßkraft der Messer an die Lochplatte benutzbar.The exclusively axial expansion of the elastic metal bellows is additionally supported by the arrangement of a sleeve surrounding it.
According to a further embodiment of the invention, the spreading device of the metal bellows, which is designed as a pressure medium, can be used as an adjusting element for the defined displacement of the knife carrier, and thus for a defined contact pressure of the knives on the perforated plate.
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Zweckmäßigerweise sind Drucksensoren angeordnet, deren Meßergebnisse einer Regeleinrichtung zugeführt werden, die die axiale Anstellung des Messerträgers an die Lochplatte mit gewünschter Anpreßkraft in einfacher Weise realisiert.
Für den Druckausgleich des Fluids innerhalb des Metallbalges ist eine Querbohrung in der Antriebswelle angebracht.Pressure sensors are expediently arranged, the measurement results of which are fed to a control device which easily implements the axial adjustment of the knife carrier to the perforated plate with the desired contact pressure.
A cross hole is provided in the drive shaft to equalize the pressure of the fluid within the metal bellows.
Nachfolgend soll die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below using an embodiment.
In der zugehörigen Zeichnung ist eine Vorrichtung zum Granulieren von Kunststoffsträngen in einem Längsschnitt dargestellt. The accompanying drawing shows a device for granulating plastic strands in a longitudinal section.
Auf der Antriebswelle 1 mit der axialen Bohrung 2 ist mittels der Schraub-Klemm-Verbindung 15 der Aufnahmekörper 11 für den reversibel verformbaren Metallbalg 4 befestigt. Der Metallbalg 4 ist andererseits fest mit dem Aufnahmekörper 9, und damit mit dem Messerträger 7, verbunden. Der Metallbalg 4 wird zusätzlich in der Hülse 14 geführt. Eine Dichtung 3 dichtet den Druckraum 12 in dem Metallbalg 4 gegenüber der Wasserkammer 10 ab. Die Antriebswelle 1 besitzt ein Wellenende 17 kleineren Durchmessers, auf dem sich das Lager 5 befindet. Die Querbohrung 13 in der Antriebswelle 1 gewährleistet, daß der Druckraum 12 zwischen dem Metallbalg 4 und den Aufnahmekörpern 9;11 Fluid aufnimmt, welches unter Druck auf die Teilflächen 18;22 der inneren Stirnfläche des Aufnahmekörpers 9 eine axiale Ausdehnung des Metallbalges 4 und eine axiale Bewegung des Aufnahmekörpers 9 mit dem Messerträger 7 bewirkt. Infolge der Führung in dem Lager 5 mit geringem radialem Spiel gegenüber dem - Aufnahmekörper 9 und/oder dem Wellenende 17 kommt es nur zu geringen angularen Abweichungen der Parallelität der Schneidebene 19 der Messer 6 und der Stirnseite 21 der Lochplatte 8.The receiving body 11 for the reversibly deformable metal bellows 4 is fastened to the drive shaft 1 with the axial bore 2 by means of the screw-clamp connection 15. The metal bellows 4 is also firmly connected to the receiving body 9, and thus to the knife carrier 7. The metal bellows 4 is also guided in the sleeve 14. A seal 3 seals the pressure chamber 12 in the metal bellows 4 from the water chamber 10. The drive shaft 1 has a shaft end 17 of smaller diameter on which the bearing 5 is located. The transverse bore 13 in the drive shaft 1 ensures that the pressure chamber 12 between the metal bellows 4 and the receiving bodies 9;11 receives fluid which, under pressure on the partial surfaces 18;22 of the inner end face of the receiving body 9, causes an axial expansion of the metal bellows 4 and an axial movement of the receiving body 9 with the knife carrier 7. As a result of the guidance in the bearing 5 with a small radial clearance relative to the receiving body 9 and/or the shaft end 17, there are only small angular deviations in the parallelism of the cutting plane 19 of the knives 6 and the front side 21 of the perforated plate 8.
Der Metallbalg 4 überträgt das Drehmoment der Antriebswelle 1 auf den Messerträger 7.The metal bellows 4 transmits the torque of the drive shaft 1 to the knife carrier 7.
Infolge der Umwandlung des auf die Teilflächen 18;22 der Stirnseite des Aufnahmekörpers 9 in dem Druckraum 12 wirkenden Druckes des Fluids in eine Kraft, die über die elastische Dehnung des Metallbalges 4 werden die Messer 6 an die Loch-As a result of the conversion of the pressure of the fluid acting on the partial surfaces 18;22 of the front side of the receiving body 9 in the pressure chamber 12 into a force which, via the elastic expansion of the metal bellows 4, the knives 6 are pushed against the hole
platte 8 mit einer variablen Kraft angedrückt. Abweichungen der Parallelität der Schneidebene der Messer 6 gegenüber der Stirnseite 21 der Lochplatte 8 werden ausgeglichen, weil die Durchmesserpaarung des Lagers 5 so gewählt ist, daß das Lager 5 nur ein so kleines radiales Spiel besitzt, daß die axiale Bewegung möglich ist. Durch die Hebelwirkung auf den erheblich größeren Durchmesser der Schneidkanten der Messer 6 wird ein größerer Ausgleich möglich. Der Metallbalg 4 ist Stellelement für die Anpreßkraft der Messer 6 an die Lochplatte 8.plate 8 with a variable force. Deviations in the parallelism of the cutting plane of the knives 6 with respect to the front side 21 of the perforated plate 8 are compensated because the diameter pairing of the bearing 5 is selected so that the bearing 5 has only such a small radial play that the axial movement is possible. The leverage effect on the considerably larger diameter of the cutting edges of the knives 6 enables a greater compensation. The metal bellows 4 is the adjusting element for the contact pressure of the knives 6 on the perforated plate 8.
Dabei wird die Anpreßkraft der Messer 6 an die Lochplatte 8 durch die an dem Aufnahmekörper 9 des Metallbalges 4 angreifenden Kräfte bestimmt. Von "außen" wirkt die sich aus der Druckdifferenz in der Wasserkammer 10 und in dem schneidfreien Raum 20 ergebende Kraft. Von "innen" wirkt der herrschende absolute Druck, der sowohl ein "Überdruck", Druckluft, als auch
ein "Unterdruck", Vakuum, sein kann.The pressing force of the blades 6 on the perforated plate 8 is determined by the forces acting on the receiving body 9 of the metal bellows 4. The force resulting from the pressure difference in the water chamber 10 and in the cutting-free space 20 acts from the "outside". The prevailing absolute pressure acts from the "inside", which can be both an "overpressure", compressed air, and
a "negative pressure", vacuum, can be.
Über die Bohrung 2 in der Antriebswelle 1 und eine nicht dargestellte Druckregeleinrichtung außerhalb der Wasserkammer 10 wird der entsprechende Druck bereitgestellt.The corresponding pressure is provided via the bore 2 in the drive shaft 1 and a pressure control device (not shown) outside the water chamber 10.
Bei einer nicht dargestellten Ausführung ist an der inneren Stirnseite des Aufnahmekörpers 9 im Druckraum 12 ein Wegsensor zur Erfassung der Entfernung zu der inneren Stirnseite des Aufnahmekörpers 11 angeordnet.
Dieser Sensor erfaßt den sich infolge der Druckänderung des Fluids ergebenden Hub 24 des Metallbalges 4 und leitet ihn als elektrisches Signal weiter.In an embodiment not shown, a displacement sensor for detecting the distance to the inner end face of the receiving body 11 is arranged on the inner end face of the receiving body 9 in the pressure chamber 12.
This sensor detects the stroke 24 of the metal bellows 4 resulting from the pressure change of the fluid and transmits it as an electrical signal.
Die dazugehörenden Leitungen für die Energiezuführung und Signalleitung werden durch die Bohrung 2 geführt, wobei die Druckbeaufschlagung des Druckraumes 12 mit dem Fluid nicht beeinträchtigt wird.The associated lines for the energy supply and signal line are led through the bore 2, whereby the pressurization of the pressure chamber 12 with the fluid is not impaired.
Aus der Zeichnung ist die Erfassung des Hubes 24 des Metallbalges 4 über eine fest am Aufnahmekörper 9 angebrachte Stange 16 ersichtlich. Dabei wird die Stange 16 durch die Bohrung 2 bis an das Ende der Antriebswelle 1 geführt, wo ein nicht dargestellter Wegsensor angeordnet ist. Der Durchmesser der Stange 16 ist kleiner als der Durchmesser der Bohrung 2 der Antriebswelle 1 um die Durchführung des Fluids in den Druckraum 12 nicht zu beeinträchtigen.The drawing shows that the stroke 24 of the metal bellows 4 is detected by a rod 16 that is firmly attached to the receiving body 9. The rod 16 is guided through the bore 2 to the end of the drive shaft 1, where a displacement sensor (not shown) is arranged. The diameter of the rod 16 is smaller than the diameter of the bore 2 of the drive shaft 1 in order not to impair the flow of the fluid into the pressure chamber 12.
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Vorrichtung zum Granulieren von extrudierten KunststoffsträngenDevice for granulating extruded plastic strands
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