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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Verbesserungen bei Unterwassergranulatoren
und insbesondere die Bereitstellung einer in Abschnitte unterteilten
einstellbaren Wasserströmungsführung für den Wasserkasten
eines Unterwassergranulators, um die zu dem durch den Wasserkasten
strömenden Druckwasser
gehörigen
Bedingungen wirksamer an die speziellen Anforderungen des Verfahrens
anzupassen.
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Die
vorliegende Erfindung ermöglicht
die Einstellbarkeit der einstückigen
Wasserströmungsführung, wie
sie offenbart ist in meiner gleichzeitig anhängigen Anmeldung mit dem Aktenzeichen
Nr. 09/400,287, eingereicht am 21. September 1999 und erteilt als
US-Patent Nr. 6,551,087 am 22. April 2003, das sich ebenfalls im
Besitz des Rechtsnachfolgers der vorliegenden Anmeldung befindet.
Die Strömungsführung gemäß dem US-Patent
Nr. 6,551,087 ist in einem typischen Granulator vom Typ 6 des Rechtsnachfolgers
positioniert dargestellt. Der Gegenstand des US-Patents Nr. 6,551,087
entspricht dem Gegenstand der WO 01/21371.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Unterwassergranulatoren
sind wohlbekannt und umfassen eine Düsenplatte mit einer Vielzahl von Öffnungen,
durch die geschmolzene Polymerstränge extrudiert werden, wobei
die Öffnungen
an einer Düsenfläche auf
der Düsenplatte
enden. Ein motorbetriebenes rotierendes Schneidmesser mit einer
auf einer Welle angebrachten Schneidmessernabe, auf der mehrere
Klingen gelagert sind, steht mit der Düsenfläche in Verbindung, um die extrudierten Polymerstränge in Pellets
zu zerschneiden, wenn das Polymer aus der Düsenfläche extrudiert wird. Ein Wasserkasten
umschließt
die Düsenfläche, Schneidmessernabe
und Klingen, um eine Schneidkammer zu bilden, durch die Wasser fließt, um die
extrudierten Polymerstränge
abzuschrecken und fest werden zu lassen, so dass die Schneidklingen
die extrudierten Stränge
besser zu Pellets zerschneiden können. Der
Strom von Wasser durch die durch den Wasserkasten definierte Schneidkammer
befördert
außerdem
einen Brei aus Wasser und zerschnittenen Pellets durch den Auslass
des Wasserkastens zu einem Pelletentwässerer und/oder einem Trockner.
Die oben beschriebenen Unterwassergranulatoren werden in verwandten
US-Patenten einschließlich
den US-Patenten Nr. 4,123,207, 4,251,198, 4,621,996, 4,728,276 und
5,059,103 offenbart, die alle im Besitz des Rechtsnachfolgers dieser
Erfindung sind.
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Die
oben aufgeführten
Patente offenbaren zwar verschiedene zu Unterwassergranulatoren
gehörige
Strukturen, doch besteht ein Bedarf an der Einstellbarkeit beim
Führen
der Wasserströmung durch
den Wasserkasten je nach den speziellen Erfordernissen einer Extrudier-
und Pelletieranwendung, ohne dass die Konstruktion des Wasserkastens
geändert
werden muss oder eine neue Wasserströmungsführung notwendig ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Demzufolge
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine in Abschnitte
unterteilte einstellbare Wasserströmungsführung bereitzustellen, die
in der Schneidkammer eines Unterwassergranulators positioniert ist,
wobei die in Abschnitte unterteilte Wasserströmungsführung einstellbar ist, um das
Volumen des in den Wassereinlass, in axialer Richtung zu der Düsenfläche und
dann mit den zerschnittenen Pellets weg von der Düsenfläche und
zu dem Auslass strömenden
Druckwassers zu verändern.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine einstellbare
Wasserströmungsführung bereitzustellen,
die die Verteilung der Pellets optimiert und durch Steuerung der
Wasserströmung
einen zufriedenstellenden Extrusionsdruck auf die Pellets erzeugt.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine in Abschnitte
unterteilte Wasserströmungsführung bereitzustellen,
die fest in der Schneidkammer eines Unterwassergranulators positioniert
ist und so eingestellt werden kann, dass der in der Schneidkammer
zur Verfügung
stehende Platz für
eine erfolgreiche Erzeugung von Pellets wirksam verändert werden
kann.
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Noch
eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Wasserströmungsführung bereitzustellen,
die Wasser zu der Dichtungsfläche lenkt
und, durch Zirkulation in der inneren Kammer der Strömungsführung, dort
hinein gelangende Feinstoffe eliminiert, indem diese Feinstoffe
sofort aus dem Dichtungsbereich herausgepumpt werden, um eine Störung der
rotierenden Welle zu verhindern.
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Noch
eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Wasserströmungsführung bereitzustellen,
die aus einer Vielzahl austauschbarer Abschnitte besteht und durch
Auswahl von Zahl und Dicke der verwendeten Abschnitte einem weiten
Bereich an Schmelztemperaturen, Pelletgrößen, Schneidmessergeschwindigkeiten
und Wassertemperaturen bei dem Granuliervorgang Rechnung tragen
kann.
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Noch
eine weitere, hier speziell aufzuzählende Aufgabe dieser Erfindung
ist es, eine Wasserströmungsführung gemäß den zuvor
genannten Aufgaben bereitzustellen, die im Einklang steht mit den
herkömmlichen
Herstellungsweisen, einfach konstruiert und leicht zu gebrauchen
ist, um eine Vorrichtung bereitzustellen, die kostengünstig zu
realisieren ist, eine lange Lebensdauer hat und im Betrieb relativ
störungsfrei
ist.
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Gemäß diesen
und weiteren Aufgaben ist die Wasserströmungsführung der vorliegenden Erfindung
in Abschnitte unterteilt und somit in ihrer Länge einstellbar, so dass dann,
wenn sie in der durch den Wasserkasten eines Unterwassergranulators
definierten Schneidkammer positioniert ist, die Strömung des
durch den Wasserkasten fließenden
Druckwassers je nach der für
die Wasserströmungsführung gewählten, eingestellten
Größe geändert werden
kann. Durch die Wahl der entsprechenden Abschnitte der Strömungsführung kann
die Gesamtlänge
der Strömungsführung wahlweise
modifiziert werden, und die Menge und Geschwindigkeit des Wassers,
das man an der Vorderseite der Düsenplatte
vorbeifließen lässt, wird
eingestellt.
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Die
erfindungsgemäße Wasserströmungsführung ist
fest in der Schneidkammer montiert, vorzugsweise auf der Vorderseite
des Granulators, und ist in der Schneidkammer zwischen dem Wassereinlass
und dem Auslass des Wasserkastens für den Brei aus Wasser und Pellets
ausgerichtet, wobei Einlass und Auslass typischerweise einander
diametral gegenüberliegend
angeordnet sind, wie zum Beispiel der Wassereinlass am Boden der
Schneidkammer und der Auslass für
den Brei aus Wasser und Pellets am oberen Ende. Die Einstellbarkeit
der Wasserströmungsführung kann
einen Bereich an Druckwasserströmungen
erzeugen und ein vorgegebenes Volumen an Kühlwasser wirksam zu der Düsenfläche und zu
den daraus extrudierten Polymersträngen lenken. Durch Verändern des
Abstands zwischen den Schneidklingen und der Strömungsführung, um die Wasserströmung zu
der Düsenfläche zu lenken
und zu steuern, wird eine übermäßige Abkühlung des
Polymers und die damit verbundene Verformung der Pellets verhindert.
Mit der einstellbaren Wasserströmungsführung der
vorliegenden Erfindung wird die Verteilung der Pellets optimiert,
der Effekt der anfänglichen
Abkühlung
der Pellets verbessert und ein zufriedenstellender Extrusionsdruck
auf die Pellets erzeugt, so dass die Wasserströmung über die Vorderseite der Düsenplatte
je nach den Bedürfnissen der
speziellen Granulieranwendung optimiert werden kann.
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Die
Wasserströmungsführung hat
die Form eines zylindrischen rohrförmigen Teils, das im Allgemeinen
konzentrisch zu der rotierenden Welle des Granulators an dem Granulator
befestigt ist, wobei der Körper
der Führung
vorzugsweise den Großteil des
Schneidkammervolumens ausfüllt.
Das rohrförmige
Teil weist eine insgesamt zylindrische axiale Bohrung auf, die über der
Nabenwelle des rotierenden Schneidmessers positioniert ist und diese
umschließt,
so dass dazwischen ein ringförmiger
Raum gebildet wird. Das freie Ende des rohrförmigen Teils der Führung endet
vorzugsweise angrenzend an die Nabe des rotierenden Schneidmessers
und die daran befestigten Schneidklingen. Eine solche Konstruktion
entspricht der in dem oben genannten US-Patent Nr. 6,551,087 dargestellten
Konstruktion.
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Gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die Wasserströmungsführung ein insgesamt zylindrisches
rohrförmiges
Teil, wobei dessen Außenseite
angrenzend an die insgesamt zylindrische Innenseite des Wasserkastens
angeordnet ist. Zwischen dem rohrförmigen Teil und dem Granulator
kann eine veränderliche
Zahl von ringförmigen
Abschnitten positioniert sein, um die Gesamtlänge der Strömungsführung einzustellen und dadurch
das über
die Vorderseite der Düsenplatte
geleitete Strömungsvolumen
für jede
spezielle Anwendung zu ändern.
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Bei
einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung besteht das insgesamt zylindrische rohrförmige Teil
aus mehreren Abschnitten, die zusammen die Wasserströmungsführung bilden.
Auch hier ist die äußere Wand
vorzugsweise wieder so dimensioniert, dass sie nur etwas kleiner
ist als die innere Wand des Wasserkastens, um einen sehr kleinen
Zwischenraum zwischen den angrenzenden Flächen bereitzustellen. Jeder
Abschnitt ist so bearbeitet, dass er eng an seinem angrenzenden
Abschnitt bzw. an den angrenzenden Abschnitten anliegt, und wenn
sie zusammengefügt
sind, schaffen die Abschnitte eine zylindrische Außenseite,
die einander diametral gegenüberliegende,
sich axial erstreckende Ausnehmungen aufweist, wobei eine Ausnehmung
auf den Wassereinlass ausgerichtet ist und die andere Ausnehmung
auf den Breiauslass des Wasserkastens ausgerichtet ist. Ein Ende
jeder axialen Ausnehmung ist im Abstand zwischen den Enden der zylindrischen Fläche angeordnet
und deckt sich mit dem Wassereinlass bzw. dem Breiauslass. Das andere
Ende jeder axialen Ausnehmung mündet
in ein freies Ende der Wasserströmungsführung, das
gegenüber
der Schneidmessernabe und den Schneidklingen endet. Es können Abschnitte
unterschiedlicher Dicke verwendet werden, um die Gesamtlänge der
Strömungsführung und
der axialen Ausnehmungen einzustellen. Die axiale Ausnehmung jedes
Abschnitts ist entsprechend bearbeitet, um die Kontinuität der gewünschten
axialen Ausnehmung insgesamt zu bewahren, wenn die Abschnitte zusammengefügt sind.
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Bei
einer dritten Ausführungsform
der Erfindung weist die Wasserströmungsführung wieder das insgesamt
rohrförmige
zylindrische Teil auf, das aus den bei der zweiten Ausführungsform
beschriebenen Abschnitten gebildet ist. Bei dieser Ausführungsform ist
das rohrförmige
Teil jedoch aus mehreren ringförmigen
flachen Platten gebildet, die zusammengeschraubt sind. Weil darin
keine Ausnehmungen eingearbeitet sind, hat diese Ausführungsform
vereinfachte Anforderungen an die Herstellung, stellt aber immer
noch in wirksamer Weise ein Mittel zum Einstellen der Wasserströmung durch
die Schneidkammer bereit.
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Bei
jeder Ausführungsform
der Erfindung kann durch die Einstellbarkeit der Strömungsführung einem
weiteren Bereich an Wassertemperaturen, Schmelztemperaturen, Strömungsgeschwindigkeiten
und Pelletgrößen Rechnung
getragen werden, indem einfach die gewünschten Bauteile der Strömungsführung entsprechend
ausgewählt
werden.
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Diese
sowie weitere Aufgaben und Vorteile, die im Folgenden offensichtlich
werden, liegen in den Einzelheiten der Bau- und Funktionsweise,
die nachfolgend ausführlich
beschrieben und beansprucht werden, wobei hierzu auf die beigefügten Zeichnungen
verwiesen wird, die Bestandteil der Beschreibung sind und in denen
gleiche Bezugszeichen durchwegs gleiche Teile bezeichnen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine vertikale Längsschnittansicht eines
Unterwassergranulators mit einer Ausführungsform einer Wasserströmungsführung mit
darin positionierten ringförmigen
Abschnitten gemäß der vorliegenden
Erfindung und veranschaulicht den Weg der Wasserströmung durch
die Schneidkammer.
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2 ist
eine vertikale Querschnittansicht längs der Schnittlinie 2-2 in 1;
in der die Verbindung der Wasserströmungsführung mit dem Wasserkasten,
der Antriebswelle des Granulators, der Schneidmessernabe, dem Wassereinlass
und dem Auslass für
Wasser und Brei dargestellt ist.
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3 ist
eine perspektivische Ansicht der in 1 und 2 dargestellten
Wasserströmungsführung mit
ringförmigen
Abschnitten mit Blick auf das an die Düsenplatte, Schneidmessernabe
und Schneidklingen angrenzende Ende.
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4A ist
eine perspektivische Ansicht einer Variante der Wasserströmungsführung mit
ringförmigen
Abschnitten gemäß 1–3.
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4B ist
eine auseinandergezogene Ansicht der ringförmigen Abschnitte und der in 4A gezeigten
Variante der Wasserströmungsführung.
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5A ist
eine zweite Ausführungsform
einer Wasserströmungsführung gemäß der vorliegenden
Erfindung, wobei die Strömungsführung aus
einer Vielzahl aneinandergrenzender Abschnitte gebildet wird.
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5B ist
eine auseinandergezogene Ansicht der aus einer Vielzahl von Abschnitten
bestehenden Wasserströmungsführung gemäß 5A.
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6 ist
eine vertikale Längsschnittansicht eines
Unterwassergranulators mit einer dritten Ausführungsform einer gemäß der vorliegenden
Erfindung angebrachten einstellbaren Wasserströmungsführung.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In 1–3 ist
eine allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnete Wasserströmungsführung dargestellt,
die zu einem allgemein mit dem Bezugszeichen 12 bezeichneten
Unterwassergranulator gehört.
Der Unterwassergranulator 12, wie er zum Beispiel in dem
US-Patent Nr. 5,059,103 offenbart ist, ist ein typischer, vom Rechtsnachfolger
dieser Anmeldung hergestellter Granulator vom Typ 7. Der
Granulator 12 ist schematisch dargestellt und weist eine
Düsenplatte 14 mit
einer Vielzahl von Düsenöffnungen 16 darin
auf, durch die geschmolzenes Polymer zu Strängen extrudiert wird, die durch
eine Düsenfläche 18 auf
der Innenseite der Düsenplatte 14 gelangen.
Die Düsenplatte 14 ist
mit einem allgemein mit dem Bezugszeichen 20 bezeichneten
Wasserkasten des Granulators verbunden, der eine Schneidkammer 22 aufweist
und außerdem
einen Druckwassereinlass 24 und einen diametral gegenüberliegenden
Auslass 26 zum Ausleiten eines Breis aus Wasser und Pellets
aus der Schneidkammer 22, um aus dem Wasserkasten 20 zu
einem Pelletentwässerer
und/oder einem Pellettrockner (nicht dargestellt) befördert zu
werden. Der Granulator 12 hat einen Motor 28 mit
einer Ausgangswelle 30, die mit einer Nabenwelle 32 des
Schneidmessers in Antriebsverbindung steht, auf der eine Schneidmessernabe 34 angebracht
ist. Die Schneidmessernabe 34 weist mehrere sich radial
erstreckende Tragarme 36 auf, die auswechselbare Schneidklingen 37 tragen,
die mit der Düsenfläche 18 zusammenwirken,
um die extrudierten Polymerstränge
zu Pellets zu zerschneiden. Mit Ausnahme der Wasserströmungsführung 10 der
vorliegenden Erfindung kann die Struktur des Unterwassergranulators
insgesamt der in dem US-Patent Nr. 5,059,103 offenbarten Struktur
entsprechen.
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Der
typische Unterwassergranulator benutzt Wasser zum Kühlen und
Verfestigen der Polymerstränge,
wenn sie aus der Düsenfläche austreten, wobei
der Abstand der Schneidklingen und die Drehzahl der Schneidmessernabe
die Größe der aus
den extrudierten Polymersträngen
geschnittenen Pellets bestimmen. Durch den Wassereinlass zuströmendes Wasser
kühlt und
verfestigt nicht nur die Polymerstränge, sondern befördert auch
die abgeschnittenen Pellets als Brei von der Schneidkammer in den
Auslass.
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Wie
durch die Pfeile 51 und 53 in 1 angedeutet,
führt die
Wasserströmungsführung 10 der vorliegenden
Erfindung das zuströmende
Wasser von dem Einlass 24 zu der Düsenplatte 14, so dass es
sich an der Oberfläche
der Düsenfläche 18 entlang
und um und über
die Nabe 34 des rotierenden Schneidmessers und die Schneidklingen 37 bewegt. Durch
Einstellen des Raums in der Schneidkammer und durch gezieltes Lenken
dieser Wasserströmung können die
extrudierten Polymerstränge
effizienter abgeschreckt werden, wodurch die Polymerstränge wirksamer
abgekühlt
und verfestigt werden. Durch Einstellen der Größe der Strömungsführung und somit des Raums für die Wasserströmung in
der Schneidkammer kann verhindert werden, dass zuviel Wasser über die
Düsenfläche strömt, wodurch
die Verformung der Pellets und das Zufrieren der Düsenöffnungen
vermindert wird. Infolgedessen können
die rotierenden Schneidklingen 37 die extrudierten Stränge wirksamer
zu Pellets zerschneiden, indem ein im Wesentlichen gerader diametraler
Schnitt durch die Polymerstränge
gemacht wird. Die Wasserströmungsführung 10 sorgt
außerdem
für ein
wirksameres Mitreißen
der Pellets in dem Wasser und für eine
wirksamere Beförderung
des Breis aus Wasser und Pellets auf dem Strömungsweg, um durch den Auslass 26 aus
dem Wasserkasten 20 ausgeleitet und anschließend entwässert und
getrocknet zu werden.
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Die
in 1–3 dargestellte
Wasserströmungsführung weist
ein allgemein mit dem Bezugszeichnen 38 bezeichnetes, insgesamt
zylindrisches rohrförmiges
Teil mit einer Außenseite 40 und
einer zylindrischen axialen Bohrung 42 auf, die im Wesentlichen
konzentrisch mit der in 1 dargestellten Nabenwelle 32 des
Schneidmessers ist und diese eng umschließt, so dass ein ringförmiger Raum 43 gebildet
wird. Die austauschbaren ringförmigen
Abschnitte 60, 62 sind an dem granulatorseitigen
Ende des zylindrischen rohrförmigen
Teils 38 angebracht, das von der Düsenplatte am weitesten entfernt
ist. Ein ganz außen
gelegener Abschnitt 62 stößt an der Dichtungshalteplatte 46 an
und ist an dieser befestigt, an der wiederum die Strömungsführung angebracht
ist. Die Dichtungshalteplatte 46 ist mit einer ringförmigen Gummidichtung 44 versehen,
die das Einströmen
des in dem ringförmigen
Raum 43 zwischen der axialen Bohrung 42 und der
Nabenwelle 32 des Schneidmessers zirkulierenden Wassers
verhindert.
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Die
Zahl der ringförmigen
Abschnitte 60, 62 kann verändert werden, wie auch die
Dicke jedes Abschnitts, damit die Gesamtlänge der Strömungsführung eingestellt werden kann,
wodurch ein Mittel zum Vergrößern oder
Verringern der Strömung
von Wasser über
die Vorderseite der Düsenplatte
bereitgestellt wird. Wenn zuviel Wasser über die Düsenfläche fließt, können die Pellets verformt werden
und die Düsenöffnungen
können
zufrieren. Durch Hinzufügen
einer unterschiedlichen Zahl ringförmiger Abschnitte, z.B. einen,
zwei, drei, etc., und durch Verwendung von Abschnitten unterschiedlicher
Dicke wird die Wasserströmung
je nach den Erfordernissen der speziellen Anwendung vergrößert oder
verringert. Weil die ringförmigen
Abschnitte ohne weiteres aus Edelstahl gefertigt werden können, zeigt
die resultierende Strömungsführung außerdem weniger Qualitätsverlust
infolge einer Abnutzung durch Pellets im Strömungseinlass und -auslass,
was die Lebensdauer der Strömungsführung verlängert.
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Das
der Düsenfläche am nächsten gelegene freie
Ende 48 des rohrförmigen
Teils 38 ist flach mit einem abgeflachten oder abgeschrägten Rand 56 auf seinem
Umfang. Das freie Ende 48 endet angrenzend an die Schneidklingen 37 auf
der Schneidmessernabe 34. Mehrere sich in Längsrichtung
erstreckende Durchsteckschrauben 50 sind in der ebenen Fläche 48 des
rohrförmigen
Teils 38 versenkt und erstrecken sich durch diese und durch
die ringförmigen Abschnitte 60, 62 hindurch,
um sich in die Dichtungshalteplatte 46 der Granulatorstruktur
einzuschrauben. Je nach der Zahl der zwischen die Strömungsführung und
den Granulator eingefügten
ringförmigen
Abschnitte können
Schrauben unterschiedlicher Länge
verwendet werden. Auf diese Weise ist das rohrförmige zylindrische Teil 38 mit
den ringförmigen Abschnitten 60, 62 starr
an dem Granulator befestigt und konzentrisch zu der Nabenwelle 32 des
Schneidmessers ausgerichtet, wobei die Außenseite 40 an die
Innenseite der Schneidkammer 22 angrenzt.
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Die
Außenseite 40 des
rohrförmigen
Teils 38 weist einander diametral gegenüberliegende, sich in Längsrichtung
erstreckende Nuten oder Ausnehmungen 52 auf, die im Querschnitt
bogenförmig
sind. Die Nuten oder Ausnehmungen 52 sind jeweils auf den sich
diametral gegenüberliegenden
Wassereinlass 24 bzw. Breiauslass 26 ausgerichtet.
Das innere Ende jeder Ausnehmung 52 ist vorzugsweise bei 54 bogenförmig gekrümmt, so
dass der äußere Rand des
nach oben gebogenen inneren Endes mit der Innenseite des ausgerichteten
Randes des Wassereinlasses 24 bzw. des Breiauslasses 26 zusammenfällt. Das äußere Ende
jeder Ausnehmung endet am freien äußeren Ende 48 und
an der abgeschrägten
Randfläche 56,
die dem Rotationsweg der Schneidklingen 37 gegenüberliegt,
wie in 1 und 3 dargestellt. Weitere Arten
von Ausnehmungen und Kanalkonstruktionen können in die verschiedenen Abschnitte eingearbeitet
sein, wie sie zum Beispiel in meinem oben genannten US-Patent Nr.
6,551,087 dargestellt und beschrieben sind.
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Vorzugsweise
liegt die Außenseite 40 der Führung dicht
bei der Innenseite der Schneidkammer 22 oder greift an
dieser an, und das freie Ende 48 liegt mit ausreichend
Zwischenraum dicht bei der Schneidmessernabe 34 und den
Schneidklingen 37, um ihre Drehung nicht zu stören. Mit
Ausnahme der durch die Ausnehmungen 52 definierten, wahlweise bezeichneten
Wasserströmungswege
und mit Ausnahme des Raums um die Düsenplatte 18, die Schneidmessernabe 34 und
die Schneidklingen 37 herum füllt also die Führung 10 vorzugsweise
die gesamte Schneidkammer 22 aus.
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Wie
in 2 dargestellt, wird durch den engen Sitz der Wasserströmungsführung 10 in
Bezug auf den Wasserkasten 20 und die Schneidkammer 22 sichergestellt,
dass einströmendes
Druckwasser an der auf den Wassereinlass 24 ausgerichteten
axialen Ausnehmung 52 angreifen wird, so dass sich das
Wasser in axialer Richtung zu der Düsenfläche 18, der Schneidmessernabe 34,
den Armen 36 der Schneidmessernabe und zu den Schneidklingen 37 und
dann quer über
die Düsenfläche 18 und
um die Baugruppe der Schneidmessernabe herum bewegt. Durch Auswahl
der entsprechenden Zahl und Dicke zusätzlicher ringförmiger Abschnitte
kann die Strömung
von Wasser quer über
die Düsenfläche 18 für jede gegebene
Granulieranwendung und Pelletgröße optimiert
werden. Die Konstruktion der Wasserströmungsführung erleichtert außerdem die
Wasserströmung
durch den ringförmigen
Raum bzw. die Kammer 43, wobei eintretende Feinstoffe aus
dem Bereich neben der Dichtung 44 herausbefördert werden,
um zu verhindern, dass solche Feinstoffe den ringförmigen Raum 43 um
die Welle 32 herum zusetzen.
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In 4A und 4B ist
eine Variante der in 1–3 dargestellten
Wasserströmungsführung gezeigt,
die allgemein mit dem Bezugszeichen 70 bezeichnet ist.
Die Strömungsführung 70 weist
ein rohrförmiges
Teil 72 mit einer inneren axialen Bohrung 74,
einer auf den Druckwassereinlass auszurichtenden äußeren axialen
Ausnehmung 76 und einer auf einen Auslass für den Brei
aus Wasser und Pellets auszurichtenden diametral gegenüberliegenden äußeren axialen
Ausnehmung 78 auf. Das freie Ende der Wasserströmungsführung 70 ist
mit einander gegenüberliegenden
abgeschrägten
oder geneigten Randflächen 80 versehen,
und ein sich verjüngender,
geneigter Hinterschliff 82 ist an jeder Randfläche 80 in
entgegengesetzten Winkelrichtungen vorgesehen, um die Wasserströmung zu
erleichtern. Wie bei der in 1 dargestellten
Ausführungsform
verlaufen Durchsteckschrauben 84 durch Öffnungen in dem rohrförmigen Teil 72 und Öffnungen 86 in
den ringförmigen
Abschnitten 88, 89, um die Strömungsführung an dem Granulator in
im Wesentlichen derselben Lage in dem Wasserkasten zu befestigen.
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In 5A und 5B ist
eine allgemein mit dem Bezugszeichen 90 bezeichnete zweite
Ausführungsform
der Wasserströmungsführung dargestellt, die
mehrere Abschnitte 92, 94, 96, 98 aufweist,
die zu einem in 5A dargestellten rohrförmigen Teil
zusammengeschraubt sind. Der ganz hinten gelegene Abschnitt 98 ist
insgesamt zylindrisch, ohne Aussparungen in seiner Außenseite.
Der als nächstes
angrenzende Abschnitt 96 hat eine im Schnitt insgesamt
kugelförmige
Aussparung 107, um das hintere Ende der axialen Nuten 110 zu
definieren, die der Fläche 54 bzw.
den axialen Nuten 52 bei der ersten Ausführungsform
entsprechen. Die zwei vorderen Abschnitte 92, 94 haben
kreisrund ausgeschnittene Öffnungen 102 bzw. 104,
die wie bei der ersten Ausführungsform
dann, wenn die Abschnitte zusammengeschraubt sind, auf die Aussparung 107 passen,
um die axialen Nuten 110 zu bilden.
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Wie
aus 5A und 5B hervorgeht, weist
jeder der Abschnitte 92, 94, 96 zwei
axiale Ausnehmungen 103, 105, 107 auf,
wobei sich die Ausnehmungen jedes Paares gegenüberliegen. Bei der dargestellten
Ausführungsform
sind die axialen Ausnehmungen 103, 105 im Wesentlichen
gleich groß und
von gleicher Form, während
die axialen Ausnehmungen 107 bogenförmig gekrümmt sind (im Querschnitt kugelförmig), so
dass der äußere Rand
des nach oben gebogenen inneren Endes mit der Innenseite des ausgerichteten
Randes des Wassereinlasses 24 bzw. des Breiauslasses 26 zusammenfällt. Alternativ
könnte
jeder der Abschnitte 92, 94, 96 nur eine
Ausnehmung aufweisen, oder die Abschnitte könnten ohne irgendwelche Ausnehmungen
hergestellt sein.
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6 zeigt
eine Querschnittsansicht einer allgemein mit dem Bezugszeichen 110 bezeichneten dritten
Ausführungsform
einer Wasserströmungsführung gemäß der vorliegenden
Erfindung, die an einem Unterwassergranulator angebracht ist. Wie
bei der zweiten Ausführungsform
besteht die Strömungsführung 110 aus
mehreren Abschnitten, in diesem Fall aus ringförmigen flachen Platten 112, 114, 116, 118,
die insgesamt ovale Öffnungen 128 aufweisen,
durch die Schrauben eingeführt
werden können, um
die Platten aneinander und an der Dichtungshalteplatte 120 zu
befestigen. Die Platten können
mit Einlass- und Auslassnuten auf ihren Außenseiten versehen sein, um
die Wasserströmung
zu lenken, oder können,
wie in 6 dargestellt, ohne Nuten gefertigt sein, um austauschbar
zu sein.
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Eine
Halteplattendichtung 122 passt in eine Nut auf der Oberfläche der
Dichtungshalteplatte 120, um das Eindringen des in dem
ringförmigen
Raum 124 zirkulierenden Wassers zu verhindern. Die Strömung von
Wasser durch den ringförmigen
Raum 124 bewirkt, dass eintretende Feinstoffe sofort aus
dem Dichtungsbereich herausbefördert
werden, womit verhindert wird, dass sich solche Feinstoffe um die Welle 33 herum
ansammeln, was ansonsten die Dichtung 122 und die darin
rotierende Welle 33 beeinträchtigen könnte. Art und Dichte der Feinstoffe bestimmen
die endgültige
Konfiguration der Strömungsführung und
den gewünschten
Abstand zwischen der Wand 119 der axialen Bohrung der Strömungsführung 110 und
der Granulatorwelle 33.
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Eine
unterschiedliche Zahl von Platten kann vorgesehen sein, um die Gesamtlänge der
resultierenden Strömungsführung einzustellen.
Wie zu sehen ist, verengt jede zusätzliche Platte den Zulaufkanal 24A für aus dem
Einlass 24 strömendes
Wasser und den Ablaufkanal 26A, durch den der Brei gelenkt wird,
sowie den gesamten Raum der Schneidkammer. Durch Verändern der
Zahl von Platten kann außerdem
der Abstand zwischen der Halterung der Schneidmessernabe und den
Klingen und der Strömungsführung eingestellt
werden, um die Verteilung der Pellets zu optimieren, die anfängliche
Kühlwirkung
des Wassers auf die Pellets zu verbessern und einen zufriedenstellenden
Extrusionsdruck auf die aus den Düsenöffnungen austretenden Pellets
zu erzeugen.
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Mit
der vorliegenden Erfindung ist es möglich, mit einem einzigen System
und einem einzigen Strömungsführungsbauteil
die Physik der inneren Strömungsführung soweit
abzustimmen, dass einer Reihe von Anforderungen an das Verfahren
am besten Rechnung getragen werden kann. Zum Beispiel können Wasserströmung und
-temperatur sowie Massenströmung
und Schmelztemperatur zusammenwirkend und über einen weiteren Bereich
eingestellt werden, als dies bei bekannten Konstruktionen möglich ist.
Die Bedingungen können
für Pellets
unterschiedlicher Größe optimiert
werden, wobei die vorliegende Erfindung in der Lage ist, größere Pellets zu
produzieren und diese Pellets dabei wirksam zu verteilen und abzukühlen. Außerdem ist
ein größerer Bereich
an Schneidmessergeschwindigkeiten und Einstellungen der Granulatorklinge
möglich.
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Durch
die von der vorliegenden Erfindung bereitgestellte Einstellmöglichkeit
durch Unterteilung in Abschnitte wird mit der einstellbaren Strömungsführung die
Notwendigkeit verschiedener Konstruktionen des Wasserkastens zwecks Änderung
der Strömungskonfiguration
an Einlass und Auslass stark verringert. Die einstellbare Strömungsführung stellt nun
ein Mittel zur kundenspezifischen Anpassung der Wasserströmung bereit,
wobei derselbe Wasserkasten verwendet wird. Unterschiedliche Effekte
können
durch entsprechende Einstellung bei der Strömungsführung auch mit derselben Konstruktion
der Schneidmessernabe erzielt werden.
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Schließlich erlaubt
es die vorliegende Erfindung, den Extrusionsdruck, der das Ergebnis
der Konstruktion des Granuliersystems nach dem Einleiten der Pellets
in die Wasserströmung
ist, über
einen weiteren Bereich einzustellen. Dank der einstellbaren Wasserströmungsführung können wichtige
Parameter wie zum Beispiel Rohrgröße und -länge, Höhe, Überdruckventil und Wassergeschwindigkeit
leicht und effizient eingestellt werden.