DE19726959A1 - Planetwalzenteil zum Granulieren plastischer Stoffe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Granulieren von plastischen Stoffen, insbesondere thermoplastischen Stoffen oder Duroplasten und unter Verwendung eines Extruders. Granuliervorrichtungen kommen in vielfältiger Form und für verschiedensten Einsatzzweck vor. Unter anderem ist für die Herstellung von Pulverlack eine Granulierung vorgesehen. In diesen Fällen wird thermoplastischer Kunststoff aufgeschmolzen und mit anderen Stoffen (Zuschlagstoffen) vermischt, die Mischung homogenisiert und anschließend auf Granuliertemperatur abgekühlt. Der Vorgang kann mit besonderen Vorteilen im Extruder abgewickelt werden.

Extruder kommen als Einschnecken-, Zweischnecken und Planetwalzenextruder vor.

Beim Einschneckenextruder rotiert in dem Extrudergehäuse eine einzige Schnecke, die das Aufschmelzen, Homogenisieren und Abkühlen durchführt. Dabei werden diese Arbeiten nicht allein durch die Schneckendrehung, sondern auch durch eine Kühlung und/oder Beheizung des Extrudergehäuses geleistet.

Beim Zweischnecken- oder Doppelschneckenextruder drehen sich im Extrudergehäuse zwei parallel zueinander angeordnete Schnecken, die außerdem miteinander kämmen.

Der Planetwalzenextruder besitzt eine rotierende Zentralspindel und mehrere um die Zentralspindel umlaufende Planetenspindeln (Planetwalzenspindeln). Die Planetenspindeln kämmen mit der Zentralspindel. Zugleich kämmen die Planetenspindeln mit dem dazu innenverzahnten Extrudergehäuse. Die angesprochene Innenverzahnung des Extrudergehäuses umfaßt auch den Einsatz einer innenverzahnten und in das Gehäuse eingesetzten Buchse.

Die Granulierung ist in herkömmlichen Einrichtungen immer eine dem Extruder nachgeschaltete Vorrichtung. Z. B. wird eine Lochblende als Extrusionswerkzeug verwendet, aus der der thermoplastische Kunststoff in dünnen Strängen austritt. Die dünnen Stränge werden in regelmäßigen Abständen mit Hilfe bewegter Messer zerkleinert. Es gibt rotierende und hin- und hergehend bewegte Messer.

Nach einem anderen Verfahrensvorschlag wird die Schmelze zwischen Förderwalzen gegeben, die die Aufgabe haben, Zuschlagstoffe in die Schmelze einzuarbeiten. Besonderen Erfolg hat diese Verfahrensweise bei der Einarbeitung von Fasern.

Die Walzen fördern die Schmelze zu einer Granuliervorrichtung mit einer Lochtrommel, die mit einer Walze einen Walzenspalt bildet. Die in den Walzenspalt gelangende Schmelze wird durch die Öffnungen der Lochtrommel in den Innenraum der Lochtrommel gedrückt. Dort schabt ein Messer die eintretenden Kunststoffstränge von der Innenwand der Lochtrommel ab, so daß in regelmäßigen Abständen eine Zerkleinerung des Kunststoffmateriales stattfindet.

Allen erläuterten Granuliervorrichtungen ist gemeinsam, daß die angeförderte Schmelze in optimaler Strömungs-/Fördergeschwindigkeit der Lochplatte bzw. der Lochtrommel zugeführt werden muß. Hier kann es teilweise zu Verbrennungen und Ablagerungen kommen, speziell bei Duroplasten und sehr empfindlichen Thermoplasten. Nach einem älteren Vorschlag wird diese Gefahr dadurch verringert, daß die Granuliervorrichtung als ein Planetwalzenteil ausgebildet ist, das in Förderrichtung der Planetenspindeln ganz oder teilweise verschlossen ist und im Gehäuse bzw. in der innenverzahnten Buchse Löcher besitzt, die vorzugsweise vom Zahngrund der Innenverzahnung bis zur Gehäuseaußenseite führen, an der ein Messer zur Zerkleinerung der austretenden dünnen Kunststoffstränge entlang bewegt wird.

Vorzugsweise ist zwischen jeweils zwei Zähnen der Innenverzahnung eine Reihe von Löchern vorgesehen und deren Anzahl bis 15. Als Öffnungsweite für die erfindungsgemäßen Löcher kann das gleiche Maß wie bei herkömmlichen Lochplatten gewählt werden. Infolge des spiralförmigen Verlaufes der Zähne auf den Planetenspindeln und in der korrespondierenden Innenverzahnung verläuft auch die Reihe von Löcher spiralförmig.

Je nach Materialkonsistenz werden mehr oder weniger Löcher oder mehr oder weniger Planetenspindeln eingesetzt.

Die neue Granuliervorrichtung hat gegenüber den anderen Granuliervorrichtungen den großen Vorteil, daß die Schmelze durch die umlaufenden Planetenspindeln in die Löcher eingepreßt wird. Der Preßvorgang erreicht jedes Loch gleichermaßen, während die Löcher herkömmlicher Lochplatten unterschiedlich mit der Schmelze beaufschlagt werden. Das resultiert aus den unterschiedlichen Strömungsverhältnissen in der Schmelze vor der Lochplatte.

Bei der neuen Granuliervorrichtung kann keine Schichtenbildung entstehen. Ablagerungen sind weitgehend ausgeschlossen. Es ist auch keine Schollenbildung bei der Verarbeitung von Duroplasten zu befürchten.

Die neue Granulierung kann mit verschiedensten Extrudern kombiniert werden, sowohl mit Einschnecken- als auch Planetwalzenextrudern.

Bauliche Vorteile ergeben sich, wenn das Messer der neuen Granuliervorrichtung auf dem Gehäusemantel umläuft.

Die entstehenden Granulate können über eine Luftdusche in eine Sammelkammer bzw. in die Granulatkühlanlage transportiert werden. Alternativ zur Luftdusche kommt ein Naßabschlag in Betracht. Beim Naßabschlag wird der ganze Kopf der Granuliervorrichtung mit Wasser oder einer anderen geeigneten Flüssigkeit besprüht. Die Granuliervorrichtung kann auch eingetaucht angeordnet werden. Das Granulat wird durch die Flüssigkeitsströmung in Richtung Zentrifuge und Trockner transportiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Granulierung nach dem älteren Vorschlag weiter auszugestalten. Nach der Erfindung wird das dadurch erreicht, daß die Konfiguration der Planetenspindel und/oder der Zentralspindel und/oder der innen verzahnten Gehäusebuchse der Fließfront der Schmelze angepaßt ist. Die Anpassung kann zu einem kurvenförmigen Verlauf führen. Desgleichen ist ein konischer Verlauf oder ein anderer Verlauf mit geneigten Flächen und/oder einer Kombination mit kurvenförmigen und/oder parallelen Flächen möglich. Der Konfiguration der Planetspindeln liegt die Erkenntnis zugrunde, daß ein gleichmäßiger Schmelzeaustrag an allen Austrittsdüsen der Granuliervorrichtung durch gleichmäßigen Druck bewirkt werden kann und der Druck der in der Granuliervorrichtung verbliebenen Schmelze von der Schmelzemenge und den umgebenden Volumensverhältnissen abhängig. Bei genau zylindrischer Konfiguration der Granuliervorrichtung bewirkt der Schmelzeaustritt an den in Strömungsrichtung der Schmelze vorderen Düsen eine Verringerung des Schmelzevolumens bei gleichbleibenden Volumensverhältnissen der Granuliervorrichtung. Die Folge kann ein Druckabfall sein.

Nach der Erfindung wird der Druckabfall durch Verringerung der Volumensverhältnisse auf dem gewünschten Niveau gehalten. Eine geeignete Maßnahme kann eine konische Ausbildung der Planetenspindeln sein. Die konische Ausbildung kann dadurch erreicht werden, daß normale Planetenspindeln vor dem Vergüten und Schleifen durch spanabhebendes Drehen in eine konische Form gebracht werden. Die konische Spitze zeigt dann entgegen der Fließrichtung der Schmelze. Aufgrund der Konizität nimmt das Hohlraumvolumen in der Granuliervorrichtung in Strömungsrichtung der Schmelze ab. Dadurch wird ganz oder teilweise dem Schmelzeaustritt durch die in Strömungsrichtung vorderen Düsen Rechnung getragen.

Im Sinne der Erfindung ist auch dann eine Konizität gegeben, wenn die Tiefe zwischen den Zähnen der Planetenspindeln abnehmend gestaltet wird.

Vorteilhafterweise können die Planetenspindeln bei einem Materialwechsel zur Anpassung an neue Materialbeschaffenheit ausgewechselt werden.

Neben oder anstelle der erfindungsgemäßen Konfiguration ist nach der Erfindung die Verwendung einer temperierten Gehäusebuchse bzw. eines temperiertes Gehäuses und/oder eine Temperierung der Anlaufscheibe und sonstiger Vorrichtungsteile für die Granuliervorrichtung von Vorteil. Das Gehäuse der Granuliervorrichtung bzw. die Gehäusebuchse ist anders als die Gehäuse normaler Planetwalzenextruderteile am Umfang mit einer Vielzahl von Düsenlöchern versehen.

Zum Temperieren sind vorzugsweise zwischen den Düsenlöchern Bohrungen für das Temperierungsmittel vorgesehen. Die Bohrungen erstrecken sich in Längsrichtung des Gehäuses bzw. der Buchse.

Wahlweise ist der mit den Düsenlöchern versehene Gehäuseteil bzw. die Buchse auswechselbar. Das kann gleichfalls zur Anpassung an andere Materialien genutzt werden. Z.B. kann das Auswechseln der Anwendung von Düsenlöchern anderen Querschnittes, anderer Anordnung und anderer Vielzahl dienen.

Neben oder anstelle der vorstehenden Weiterbildungen kann die Granuliervorrichtung auch mit einer besonderen Anlaufscheibe für die Planetenspindeln und/oder einer Messerkühlung und/oder ein Zahnradgetriebe zwischen dem Motor und dem umlaufenden Messer und/oder die Granuliervorrichtung zur Wartung und zur Montage eines der Granuliervorrichtung vorgeschalteten Extruders abnehmbar sein und/oder die Granuliervorrichtung mit einer besonderen Haube versehen sein.

Für die Anlaufscheibe der Planetenspindeln ist vorzugsweise Hartmetall oder ein HSS-Stahl vorgesehen. Derartige Scheiben sind besonders verschleißarm. Die Temperierung der Anlaufscheibe und umgebener Vorrichtungsteile ist von Vorteil.

Die Messerkühlung wird vorzugsweise durch eine Luftkühlung gebildet. Mit der Luft kann zugleich das Messer frei geblasen werden. Wahlweise wird die Luft über eine mit dem Messer umlaufende Leitung in die Messerhalterung geführt. Die Leitung wird aus einem Drehanschluß mit Luft gespeist. Die Luft kann aus einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Luftdüsen austreten und die Messerschneide gleichmäßig belasten.

Das Zahnradgetriebe kann bspw. durch ein auf einer Motorwelle laufendes Ritzel und einen Zahnkranz gebildet werden. Der Zahnkranz kann zugleich drehbeweglich gelagert sein und die Messerhalterung oder einen Teil davon bilden.

Für Wartung und Montage ist es günstig, wenn der Kopf der Maschine so weit abgebaut werden kann, daß die Planetenspindeln und die Zentralspindel frei liegen und gewechselt werden können. Vorzugsweise ist der Kopf der Granuliervorrichtung mitsamt der Anlaufscheibe, Motor und Getriebe abnehmbar. Das Abnehmen wird durch eine Schwenkeinrichtung erleichtert. Wahlweise ist sogar die ganze Granuliervorrichtung abnehmbar und schwenkbeweglich angeordnet.

Die wahlweise vorgesehene besondere Haube umgibt die Granuliervorrichtung im Bereich des umlaufenden Messers. Die Haube erfüllt dabei zwei wesentliche Funktionen: sie schützt die Betriebsleute vor umlaufenden Teilen und der Verletzungsgefahr und sie fängt und leitet die entstandenen Partikel zu einer Sammeleinrichtung.

Vorzugsweise ist die Haube in Längsrichtung der Zentralspindel verfahrbar und darüber hinaus seitlich verschwenkbar angeordnet. Die Verfahrbarkeit in Längsrichtung dient zur Inspektion und Wartung des umlaufenden Messers, die Verschwenkbarkeit zur Freilegung der Granuliervorrichtung und Öffnung des Kopfes. Die Verfahrbarkeit wird mit Hilfe von zwei Fahrschienen dargestellt, auf denen die Haube mit Fahrrollen angeordnet ist. Zur schwenkbeweglichen Anordnung dienen ein Schwenklager und eine Arretierung.

Wie oben erläutert, ist bei der erfindungsgemäßen Granuliervorrichtung vorgesehen, daß die Schmelze in die Granuliervorrichtung gefördert wird. Die Schmelze kann beliebig erzeugt werden, z. B. mit bekannten Einschneckenextrudern oder Doppelschneckenextrudern. Wahlweise ist auch ein Planetwalzenteil zur Plastifizierung bzw. Erzeugung der Schmelze verwendet werden. An sich ist das zumindest für Kunststoffe, insbesondere solche mit höheren Schmelzpunkten wie Polpropylen, nicht naheliegend, weil herkömmliche Granuliervorrichtungen je nach Material einen erheblichen Druck benötigen, der mit einem Planetwalzenteil nicht ohne weiteres hergestellt werden kann. Vorteilhafterweise benötigt die erfindungsgemäße Granuliervorrichtung aufgrund ihrer Verfahrensvorteile keinen besonderen Schmelzedruck. Der notwendige Schmelzedruck wird erzeugt, wenn die Planetenspindeln das Extrusionsmaterial mit ihren Zähnen erfassen und in den Zahngrund zwischen den Zähnen der innen verzahnten Gehäusebuchse bzw. dem innen verzahnten Gehäuse drücken. Dabei wirken die Planetenspindeln mit extrem günstigen Hebelverhältnissen.

Überraschender Weise eröffnet das erfindungsgemäße Planetwalzenteil noch einen weiteren Effekt: Durch Reduzierung der Zahl der Planetenspindeln gegenüber vergleichbaren Planetwalzenteilen und/oder durch Reduzierung des Schmelzeaustritts aus dem Planetwalzenteil in die Granuliervorrichtung oder sogar durch Verschluß des Austritts aus dem Planetwalzenteil kann die Schmelze jeder gewünschten Behandlungsdauer in dem Planetwalzenteil unterzogen werden. In diesem Fall wird die Schmelze teilweise oder ganz in dem Planetwalzenteil umgewälzt, bis ein gewünschter Plastifizierungszustand und/oder Mischungszustand und/oder eine gewünschte Temperatur erreicht ist.

Wahlweise ist auch eine vertikale Anordnung des der Granuliervorrichtung vorgeordneten Extruderteiles vorgesehen.

Bei vertikaler Anordnung kann die Schwerkraft des Einsatzgutes sehr vorteilhaft zum Eintrag in den Extruderteil genutzt werden, welcher der erfindungsgemäßen Granuliervorrichtung vorgeschaltet ist.

Bei vertikaler Anordnung eignet sich die erfindungsgemäße Granulierung besonders zur Regranulierung von Kunststoffmaterial unter Verwendung eines vorgeschalteten Planetwalzenteiles. In dem Fall ist die Vorrichtung mit einem Aufgabetrichter kombiniert. Aus dem Aufgabetrichter soll das zur Regranulierung bestimmte Material in den Raum zwischen Zentralspindel, innen verzahntem Gehäuse oder innen verzahnter Gehäusebuchse und umlaufenden Planetenspindeln gelangen.

Das Recyclingmaterial fällt z. B. als Materialschnitzel an, wenn Randstreifen beim Besäumen von Bahnenmaterial entstehen.

Die Herstellung von Bahnenmaterial ist eine der Hauptanwendungsgebiete bei der Kunststoffbearbeitung. Dabei arbeitet in der Regel ein Extruder in einen Walzenspalt eines Kalanders. Es entsteht ein Materialknet in dem Walzenspalt, der sich verteilt und in den Walzenspalt eingezogen wird. In dem Kalander wird das Kunststoffmaterial zu einer Kunststoffbahn zusammengepreßt. Dabei entsteht ein ungleichmäßiger Rand, der abgetrennt wird. Das wird als Besäumen bezeichnet. Es ist üblich, den aus dem Besäumen anfallenden Randstreifen zu schnitzeln und zu recyceln. Geschnitzelt und recycelt wird auch Anfahrmaterial, das solange als Ausschuß zu betrachten ist, wie sich noch keine gewünschten Betriebsbedingungen eingestellt haben. Desgleichen wird anderes Ausschußmaterial bzw. benutztes bzw. unbrauchbar gewordenes Kunststoffmaterial geschnitzelt und recycelt.

Außer den Schnitzeln gibt es noch andere Materialien, die zu recyceln sind. Das gilt für Kunststoffschaum. Zu Verpackungszwecken eingesetzter Kunststoffschaum muß nach Gebrauch regelmäßig recycelt werden, weil die anfallenden Mengen zu groß sind, als daß sie ohne übermäßige wirtschaftliche Belastung als Deponiegut entsorgt werden können.

Ferner muß der Kunststoffschaum entsorgt werden, der bei der Konfektionierung von Extrusionssträngen anfällt. Beim Extrudieren von Kunststoffschaum entsteht ein Kunststoffschaumstrang mit einer sogenannten Extrusionshaut, die zumeist nicht erwünscht ist. Außerdem ist der der Kunststoffschaumstrang nach Abkühlung nicht in dem gewünschten Umfang maßhaltig. Das resultiert aus dem beim Kunststoffschaum bekannten Schwinden des Materials. Es ist bekannt, zum Konfektionieren des extrudierten Kunststoffschaumschaumes Fräswalzen zu verwenden. Durch Fräsen fällt der Kunststoffschaum bereits in zerkleinerter Form an.

Ebenso gibt es bei der Herstellung von Kunststoffschaum Anfahrmaterial und Ausschußmaterial wie bei allen anderen Extrusionsvorgängen. Auch dieses Material muß recycelt werden. Vor dem Recyceln muß das Ausschuß- bzw. Anfahrmaterial zerkleinert werden.

Eine Zerkleinerung und ein Recycling sind auch erforderlich, wenn anderer Kunststoffschaum zur Entsorgung ansteht. Anderer Kunststoffschaum kann Polystyrolschaum sein, der aus kleinen Partikel in einem Formteilautomaten hergestellt wird. Je nach Gestaltung des Formhohlraumes entstehen im Formteilautomaten Platten oder z. B. Verpackungsmittel, die der Außenform des Verpackungsgutes genau angepaßt sind. Insbesondere das Verpackungsgut bedarf einer Entsorgung, solange es als Einwegverpackung dient. Aber auch Mehrwegverpackungen müssen nach einigen Transportumläufen entsorgt werden.

Der Abfallkunststoffschaum kann in der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehr vorteilhaft zu Granulat aufgearbeitet werden. Zunächst wird das Abfallmaterial in zerkleinerter Form in dem Plastifizierungsteil plastifiziert, um anschließend mit dem notwendigen Druck in der erfindungsgemäßen Granulierung ausgetragen und regranuliert zu werden.

Das Plastifizierungsteil kann ein herkömmlicher Einschneckenextruderteil oder auch ein Doppelschneckenextruderteil sein. Von solchen Extrudern ist bekannt, daß sie eine gute Plastifizierwirkung besitzen, einen hohen Druck aufbauen können und eine ausreichend Einzugwirkung besitzen.

Das der Granuliervorrichtung vorgeschaltete Planetwalzenteil erscheint an sich zum Recyceln nicht geeignet. Das gilt umso mehr für die alleinige Verwendung eines Planetwalzenteils vor der Granuliervorrichtung. Die Vorbehalte sind gegeben, weil der Druckaufbau solcher Teile sehr viel geringer als der Druckaufbau der oben angesprochenen anderen Extruderteile ist. Desgleichen wird eine Planetwalzenteil an sich für den Materialeinzug als ungeeignet angesehen.

Gleichwohl zeigt sich eine überraschende Einzugwirkung. Das wird darauf zurückgeführt, daß die Kunststoffschaumpartikel zwischen den Zähnen des Planetwalzenteiles weniger geschoben als ausgewalzt werden. Diese Verformung führt bereits zu einer starken Erwärmung der Partikel. Außerdem nehmen die Partikel in dieser Verformung in besonderem Umfang Wärme aus dem Planetwalzenteil auf Wahlweise ist das Planetwalzenteil zur Steigerung der Partikelerwärmung beheizt.

Damit die Zähne des Planetwalzenteiles die Kunststoffschaumpartikel auch gut erfassen können, ist vorzugsweise im Wege der Vorzerkleinerung eine Partikelgröße eingestellt worden, die kleiner als die Öffnungsweite zwischen zwei korrespondierenden Zähnen in maximaler Offenstellung ist. Durch wenige Zerkleinerungsversuche und Betriebsversuche mit der Granulierung und dem vorgeschalteten Planetwalzenteil läßt sich eine optimale Partikelgröße einstellen.

Die Wirkung des Planetwalzenteiles läßt sich noch dadurch steigern, daß das Planetwalzenteil mit einem Einzugkopf in den Aufgabetrichter ragt.

Vorzugsweise wird der Einzugkopf dadurch gebildet, daß die Planetenspindeln mit ihren Enden in den Aufgabetrichter ragen. Die Planetenspindeln laufen auf ihrer Planetenbahn durch den Aufgabetrichter und zerschlagen Brückenbildungen bzw. ziehen das Einsatzmaterial in den oben erläuterten Zwischenraum des Planetwalzenteiles.

Die Einzugwirkung läßt sich noch weiter steigern, wenn an den Spindelenden zusätzlich Schneid- und Rührwerke oder Stopfschnecken vorgesehen sind. Wahlweise füllen die mit den Planetenspindeln umlaufenden Schneid- und/oder Rührarme den freien Raum im Aufgabetrichter vollständig aus und/oder kämmen die Schneid- und/oder Rührarme miteinander.

Alternativ zu den Spindelenden kann auch die Zentralspindel in den Aufgabetrichter ragen. Dabei kann das Zentralspindelende in gleicher Weise wie die Planetenspindelenden ausgebildet sein. An dem in den Aufgabetrichter ragenden Zentralspindelende kann auch eine Stopfschnecke vorgesehen sein.

Bei vertikaler Anordnung der erfindungsgemäßen Granuliervorrichtung ergibt sich ein horizontaler Austrag durch die Umfangsöffnungen. Die durch das umlaufende Messer abgeteilten Partikel werden wie bei horizontaler Anordnung mit Hilfe eines Flüssigkeitsstromes (z. B. Wasser) oder mit Hilfe eines Gasstromes (z. B. Luft) abtransportiert und einem Sammelbehälter zugeführt.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt:
Nach Fig. 1 ist ein Extruder 1 aus mehreren Extruderschüssen vorgesehen. Alle Extruderschüsse sind als Planetwalzenextruder ausgebildet. Zum Extruder gehört noch ein nicht dargestellter Materialeinzug.

Im Betriebsfall wird Kunststoffgranulat, hier für Pulverlack, mit gewünschten Zuschlägen von dem Materialeinzug in den in Förderrichtung ersten Extruderschuß eingespeist und dort plastifiziert und homogenisiert. Zugleich findet eine Dispergierung der Zuschläge statt. In dem in Förderrichtung des Extruders 1 nächsten Extruderschuß wird die Schmelze auf Granulierungstemperatur abgekühlt und in einer am Extruderende angeordneten Granuliervorrichtung 2 ausgetragen.

Zu jedem Planetwalzenextruderschuß gehören eine gemeinsame Zentralspindel, neun Planetenspindeln und eine innen verzahnte Gehäusebuchse. Die Gehäusebuchsen sind in die Gehäuse der Extruderabschnitte eingesetzt und ermöglichen eine vorteilhafte Ausbildung von Kanälen zwischen der Buchse und dem Gehäuse, mit denen je nach Bedarf eine Kühlung und/oder Heizung vorgenommen werden kann.

Die Planetenspindeln eines jeden Extruderschusses laufen gegen einen Anlaufring. Sie gleiten mit ihren Stirnflächen an dem Anlaufring entlang. Der Anlaufring umgibt die Zentralspindel in einem für den Schmelzedurchtritt ausreichenden Abstand.

Die Extruderabschnitte sind an Flanschen miteinander verbunden. Die Verbindung ist eine Schraubverbindung. Ferner ist eine Zentrierung der Flansche mit Zentrierringen vorgesehen.

Der Extruder i arbeitet in eine Granuliervorrichtung 2, die mit einem Flansch an dem Flansch 3 des in Förderrichtung letzten Extruderabschnittes verschraubt ist. Die Bauart kann auch wie folgt beschrieben werden: dem aus den Abschnitten bestehenden Extruder 1 ist eine Granuliervorrichtung 2 nachgeschaltet.

Die Granuliervorrichtung 2 ist gleichfalls als Planetwalzenextruder ausgebildet. Zur Granuliervorrichtung 2 gehören Planetenspindeln 4, ein Gehäuse und eine Zentralspindel. Hier ist eine gemeinsame Zentralspindel 5 mit dem Extruder 1 vorgesehen. Das hat erhebliche bauliche Vorteile hinsichtlich des Antriebes und der Kühlung/Beheizung der Zentralspindel. Die Zentralspindel 5 ist in Fig. 2 und 3 dargestellt. Außerdem ist in Fig. 2 und 3 noch ein Ausschnitt des in Förderrichtung letzten Extruderschusses dargestellt. Zu dem letzten Extruderschuß gehören Planetenspindeln 6. Die Planetenspindeln gleiten an einem Anlaufring 7 und kämmen mit einer innen verzahnten Gehäusebuchse 8, die in dem Gehäuse 9 dieses Extruderschusses sitzt.

In der Granuliervorrichtung wirken die Zentralspindel 5 und die Planetenspindeln 4 in gleicher Weise miteinander und mit einer innen verzahnten Buchse 10 zusammen wie die Zentralspindel, Planetenspindeln und Buchse der oben erläuterten Extruderschüsse.

Die Buchse 10 ist in den Fig. 4 bis 8 im einzelnen dargestellt. Die Fig. 5 bis 7 lassen sehr gut die Innenverzahnung der Buchse erkennen. Jede Fig. 5 bis 7 zeigt eine andere Schnittdarstellung. Die Fig. 6 zeigt, daß zwischen allen Zähnen 12 der Buchse 10 Düsenlöcher 11 vorgesehen sind. Die Summe aller im Querschnitt erkennbaren Löcher 11 ist zwanzig. In Längsrichtung der Buchse 10 sind vier Löcher hintereinander angeordnet. Dadurch ergibt sich im Ausführungsbeispiel eine Gesamtzahl der Löcher von 80.

Die Schnittdarstellung nach Fig. 6 ist aus Gründen der Darstellung vereinfacht. In Wirklichkeit sind die Löcher 11 von Zahn zu Zahn alternierend vorgesetzt bzw. zurückgesetzt. Die Ansicht nach Fig. 4 zeigt die diesbezügliche Anordnung wirklichkeitsgetreu. Allerdings enthält auch die Fig. 4 eine darstellerische Vereinfachung, indem ein gleichbleibender Abstand der Löcher nach oben und unten hin dargestellt worden ist. In wirklichkeitsgetreuer Perspektive nimmt der Abstand nach oben und unten hin ab.

Auch die Fig. 8 enthält eine darstellerische Vereinfachung, indem die Löcher 11 ohne Berücksichtigung des Verlaufes der Zähne 12 in einer Ebene liegend dargestellt worden sind. In Wirklichkeit verlaufen die Zähne 12 in der Buchse 10 spiralförmig und liegen die dargestellten Löcher 11 auf einer spiralförmig verlaufenden Bahn.

Die Fig. 6 bis 8 zeigen auch Kanäle 13 und 14 für ein Temperierungsmittel. Die Kanäle 13 sind für den Vorlauf bestimmt, die Kanäle 14 für den Rücklauf. Die Kanäle 13 und 14 werden durch Bohrungen gebildet. Am einen Ende münden die Kanäle 13 und 14 paarweise in Umlenkungen, am anderen Ende in Verbindungsbohrungen 16 und 17. Die Verbindungsbohrungen 16 und 17 sind in nicht dargestellter Weise mit Zuführungsleitungen und Abführungsleitungen verbunden. Von diesen Leitungen ist nur die Zuführungsleitung 40 dargestellt, die in eine Ringleitung mündet. Die Verbindung wird im Ausführungsbeispiel mit zwei hintereinander liegende Nuten gebildet. In die eine Nut münden die Verbindungsbohrungen 16 und die Zuführungsleitung, in die andere Nut münden die Verbindungsbohrungen 17 und die Abführungsleitung.

Eine weitere Temperierung ist an der Anlaufscheibe 20 und Kopf der Granuliervorrichtung vorgesehen. Dazu dienen eine Zuführungsleitung 18 und eine Abführungsleitung 19.

Das Temperierungsmittel ist im Ausführungsbeispiel Wasser, mit dem zumindest bei jedem Anfahren eine Beheizung und während des Betriebes durch Kühlung/Heizung eine optimale Temperatur eingestellt wird.

Durch die Löcher 11 wird die von dem Extruder angeförderte und in die Granuliervorrichtung gedrückte Schmelze von den umlaufenden Planeten hindurchgepreßt. Aufgrund der besonderen Preßwirkung kann mit verhältnismäßig geringem Druck in der Granuliervorrichtung gefahren werden.

An der dem Extruder abgewandten Seite der Granuliervorrichtung wird der die Granuliervorrichtung bildende Planetwalzenextruderteil mittels der Anlaufscheibe 20 verschlossen. Die Anlaufscheibe entspricht hinsichtlich der Planetenspindeln 4 in ihrer Funktion dem Anlaufring 7. Zusätzlich hat die Anlaufscheibe 20 die Aufgabe, das Gehäuse bzw. die Buchse 10 zu verschließen. Die Anlaufscheibe ist - wie oben dargelegt - wassergekühlt.

Außen an der Buchse läuft ein Messer um, das an einer Scheibe 30 gehalten ist. Die Scheibe 30 ist mit einem Zahnkranz 31 verbunden. Der Zahnkranz 31 sitzt auf einem Wälzlager 32, das neben den Radialkräften auch Axialkräfte aufnehmen kann. In den Zahnkranz 31 greift ein Ritzel 33 ein. Das Ritzel 33 wird von einem Motor 34 getrieben. Das Ritzel 33 sitzt auf der Motorwelle.

Die Situation mit dem Zahnkranz 31 und dem Ritzel 33 ist in Fig. 9 in einer anderen Ansicht dargestellt. Außerdem ist das mit 35 bezeichnete Messer im Eingriff mit der Buchse 10 dargestellt. Das Messer 35 gleitet auf der Außenfläche der Buchse 10. Dabei schneidet das umlaufende Messer 35 die aus den Löchern 11 austretenden Schmelzestränge ab. Die Länge der dadurch anfallenden Partikel wird durch die Drehzahl des Messers 35 und die Austrittsgeschwindigkeit der Schmelze bestimmt. Der Motor 34 ist in nicht dargestellter Weise an der Granuliervorrichtung befestigt.

Neben der Wasserzuleitung findet sich bei der Granuliervorrichtung noch eine Luftzuleitung 42. Die Luftleitung 42 mündet gleichfalls in eine mit 43 bezeichnete Ringleitung. Die Ringleitung 43 wird durch eine Nut gebildet, die durch die Scheibe 30 und eine Labyrinthdichtung 44 verschlossen. Die Ringleitung 43 bildet einen Drehanschluß für eine Luftzuleitung 45 zum Messer. Durch die Luftzuleitung 45 und nicht dargestellte diverse Luftdüsen wird das Messer mit Luft bespült. Das hat neben einer Kühlwirkung auch die Folge des Freiblasens der Schneidflächen.

Die entstandenen Partikel werden von einer Haube 50 nach unten in ein Sammelgefäß geleitet. Die Haube 50 umgibt die Granuliervorrichtung, oben als Rundung, unten in der Form eines Trichters. Die Haube 50 besitzt in der Ansicht nach Fig. 10 links einen Trichter 52, der sich schließend über den zugehörigen Teil der Granulierungsvorrichtung legt. Das gleiche gilt für die in der Ansicht nach Fig. 10 rechte Wand der Haube.

Die Haube 50 ist mittig auf Führungsschienen 51 gehalten. Dazu sind an der Haube 50 Führungsrollen 53 vorgesehen, welche die Führungsschienen umfassen. Mit Hilfe der Führungsschienen 51 und der Führungsrollen 53 kann die Haube 50 in Längsrichtung des Extruders verfahren werden, um die Granulierung zu inspizieren und Teile zu warten oder zu justieren.

Ferner kann die Haube 50 im verfahrenen Zustand mitsamt ihren Führungsschienen 51 verschwenkt werden. Dazu ist der Rahmenteil mit den Führungsschienen 51 schwenkbeweglich angeordnet. Das Schwenklager trägt die Bezeichnung 54 und ist seitlich angeordnet. Im Betriebszustand ist die Haube mitsamt ihrer Führung an der gegenüberliegenden Seite durch Schraubenanker 55 gesichert.

Fig. 14 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer vertikalen Anordnung im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 13. Nach Fig. 14 besitzt die Granuliervorrichtung ein einziges Planetwalzenteil mit einem Gehäuse 61. An dem Gehäuse 6 ist ein Flansch 62 zur Befestigung und Halterung vorgesehen, in dem Gehäuse 61 eine innen verzahnte Buchse 63. Ferner ist das Gehäuse 61 mit Kanälen versehen, die durch die Buchse 63 verschlossen sind und zum Beheizen bzw. Kühlen dienen.

Mittig in dem Gehäuse 61 ist eine Zentralspindel 64 vorgesehen. Die Zentralspindel 64 setzt sich aus einzelnen Teilen zusammen, die zusammen auf einem Anker 65 sitzen und mit dem Anker 65 zusammen gehalten werden. Dieser Aufbau erlaubt, verschlissene Teile einfach gegen neue auszuwechseln oder einen Umbau der Teile vorzunehmen.

Mit der Zentralspindel 64 wirken Planetenspindeln 66 zusammen.

Die Planetenspindeln 66 sind bis in einen Aufgabetrichter 67 verlängert. Die Planetenspindeln 66 besitzen Enden 68, welche in den Aufgabetrichter 67 ragen und jede mit einer Einzugschnecke 69 versehen sind. Die Einzugschnecken haben eine sich nach unten hin kegelförmig verjüngende Form. Bei Drehen der Zentralspindel 64 werden die Planetenspindeln 66 auf eine Umlaufbahn um die Zentralspindel 64 gebracht. Zugleich drehen sich die Planetenspindeln 66 um ihre eigene Achse. Die im Aufgabetrichter vorhandenen Partikel werden dadurch in den Zwischenraum zwischen Zentralspindel 64, der innen verzahnten Gehäusebuchse und den Planetenspindeln 66 gezogen.

Unten an das Gehäuse 61 ist die Granuliervorrichtung angeflanscht. Sie besteht aus einem Planetwalzenteil dessen Gehäuse 70 wie zu Fig. 1 bis 13 erläutert mit Durchtrittsöffnungen versehen sind, die Düsen bilden. Zu dem Planetwalzenteil gehören noch umlaufende Planetenspindeln 72 und ein Zentralspindelteil 74, der eine Verlängerung der Zentralspindel 64 aus dem vorgeordneten Planetwalzenteil bildet.

Die Zentralspindel wird durch einen Getriebemotor 75 angetrieben, der unten, auslaufseitig angeordnet ist.

Außen auf dem Gehäuse 70 läuft ein Messer 71 um.

Claims (20)

1. Granuliervorrichtung für plastische Stoffe, insbesondere für thermoplastische Kunststoffe und Duroplaste, mit der dünne Kunststoffstränge erzeugt und mit einem Messer (35) zerkleinert werden, wobei die Granuliervorrichtung durch einen Planetwalzenextruderteil gebildet wird und wobei die Stoffe von den Planetenspindeln (4) durch Löcher (11) im Gehäuseumfang gewalzt und an der Gehäuseaußenfläche zerkleinert werden und wobei

• a) die Planetenspindeln (4) und/oder die Zentralspindel (5) und/oder die innen verzahnte Gehäusebuchse (10) oder Gehäuse der Fließfront der Schmelze angepaßt sind und/oder
• a) die Gehäusebuchse (10) oder Gehäuse temperierbar und/oder auswechselbar ist und/oder
• b) eine Luftzuführung zum Messer (34) vorgesehen ist und/oder
• c) das Messer (34) umlaufend angeordnet und mit einem Zahnradantrieb versehen ist und/oder
• d) eine Anlaufscheibe (20) aus Hartmetall oder HSS-Stahl vorgesehen ist und/oder
• e) die Granuliervorrichtung bis zu den Planetenspindeln (4) abbaubar ist und/oder
• f) der Granuliervorrichtung ein Planetwalzenteil vorgeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetenspindeln (10) sich konisch nach vorne verjüngen und/oder die Tiefe zwischen den Zähnen abnimmt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Auswechselung der Planetenspindeln (4) in Anpassung an die Beschaffenheit des Stoffes.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Bohrungen (13, 14) in der Gehäusebuchse (10) zum Temperieren.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Vor- und Rücklauf in den Bohrungen (13, 14).

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Gehäusebuchsen (10) mit anderen Löchern (11) und/oder anderer Anordnung und/oder anderer Löcherzahl.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine abziehbare und/oder verschwenkbare Haube (50).

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Führung der Haube (50) auf Führungsschienen (51) und ein Schwenklager für die Haube.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Temperierung der Anlaufscheibe (20) und/oder des Vorrichtungskopfes.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch Wasser als Temperierungsmittel.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine geringere Planetspindelzahl des vorgeordneten Planetwalzenteiles gegenüber vergleichbaren herkömmlichen Planetwalzenteilen.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch Einzugkopf an dem vorgeordneten Planetwalzenteil.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Einzugkopf durch Planetspindeln (66) oder eine Zentralspindel (64) gebildet wird, die mit Enden (68) in einen Aufgabetrichter (67) ragen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Aufgabetrichter (67) ragenden Enden (68) mit Schneid- und/oder Rührarmen oder einer Stopfschnecke (69) versehen sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneid- und/oder Rührarme oder die Stopfschnecke (69) den Aufgabetrichter (67) ausfüllen.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch eine vertikale Anordnung.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch einen unten angeordneten Antriebsmotor (75).

18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, gekennzeichnet durch die Verwendung zur Regranulierung.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikelgröße des zur Regranulierung bestimmten Materials auf den der Granulierung vorgeordneten Planetwalzenteil eingestellt ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Granulierungsvorrichtung allein ein Planetwalzenteil vorgeordnet ist.