DE2161004A1

DE2161004A1 - Einrichtung zum granulieren von strangbzw. stangenfoermig anfallendem material

Info

Publication number: DE2161004A1
Application number: DE2161004A
Authority: DE
Inventors: Walter Swarat
Original assignee: Condux Werk Herbert A Merges KG
Current assignee: Condux Werk Herbert A Merges KG
Priority date: 1971-12-09
Filing date: 1971-12-09
Publication date: 1973-06-14
Also published as: US3823301A

Description

COND-UX- W ERK 6451 rfolfgang, den 7.12.71

Herbert A. Merges KG ^: _o ,

6451 Wolfgang .mat

Einrichtung zum Granulieren von strang- bzw. stangenförmig anfallendem Material

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Granulieren von strang- bzw. stangenförmig anfallenden Material. Diese bekannten Vorrichtungen arbeiten mit umlaufenden Messern, die, sofern eine Trockengranulierung erfolgt, mit mindestens einem Festmesser zusammenwirken. Die Zuführung der Stränge oder Stangen kann einzeln oder gemeinsam erfolgen.

Als gemeinsames Merkmal haben alle diese Granulatoren, dass das strang- bzw. stangenförmige Material mittels umlaufender Hesser in vorgegebener Länge zerkleinert wird.

Der Nachteil dieser bekannten Granulatoren besteht darin, dass, sofern mit feststehenden und umlaufenden Messern gearbeitet wird, dar Schneiäspalt zwischen den feststehenden und den umlaufenden Messern sehr genau eingestellt werden muss_s da sonst ein einwandfreier Schnitt nicht gewährleistet ist. Mit zunehmender Abnutzung der Messer verändert sich selbstverständlich dieser Schneidspalt, so dass derartige Granuliermaschinen einer sorgfältigen und regelmässigen

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Wartung bedürfen, die je nach Ausführung einer solchen riaschlne mehr oder weniger umständlich ist. In jedem Fall führen die Wartungsarbeiten, wie Nachschleifen der Messer und Meueinstellen des Schneidspaltes, zu relativ langen Stillstandseiten.

Insbesondere bei der Granulierung von Kunststoffsträngen sind verhältnismässig lange Kühlstrecken in entsprechenden Anlagen erforderlich, da die plastisch anfallenden Stränge, um zerschnitten werden zu können, eine gewisse Stabilität erreicht haben müssen.

V/eitere Nachteile ergeben sich aus dem Betriebslärm, den derartige Vorrichtungen verursachen, und der sich auf das Bedienungspersonal unter Umständen gesundheitsschädigend auswirkt.

Auch bei der Unterwassergranulierung von Kunststoffsträngen treten ebenfalls einige dieser Nachteile auf.

Aus der DT-OS 1 779 775 ist ein Verfahren zum Schneiden, Trennen oder Profilieren von Schaumstoffen aller Art sowie ähnlichen Merkstoffen bekannt«, Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Schneiden, Trennen oder Profilieren durch einen mit hoher Vorschubgeschwindigkeit entlang der gewünschten Schnittlinie geführten Laserstrahl' erfolgt. Es eignet sich demgemäss insbesondere für das Formschneiden entsprechender Werkstücke« Die nach diesem Verfahren zu bearbeitenden Werkstücke bestehen ausschliesslich aus festem

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Material, das hinsichtlich seiner Entstehung bereits in einen Endzustand überführt ist. nicht geeignet ist dieses Verfahren deshalb für das Granulieren von-strang- bzw. stangenförmig anfallendem Material, weil es sich noch in plastischem, also instabilen, Zustand befinden kann.

Der Erfindung liegt demgemäss die Aufgabe zugrunde, eine einrichtung sum Granulieren von strang- baw. stangenförmig anfallendem Material zu schaffen, der die vorgeschilderten Nachteile der bisher bekannten mechanischen, also mit umlaufenden Messern arbeitenden derartigen Maschinen nicht anhaften, und die dennoch einwandfreie glatte Schnitte unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Granulatlänge gewährleistet.

■Jiese Aufgabe ist mit einer Einrichtung der genannten Art dadurch gelöst, dass geTiäss der Erfindung die Stränge bzw« Stangen im unmittelbaren Bereich ihrer Eraeugerstellen, wie Düsenplatte od. dergl., durch einen Laserstrahl geschnitton v/erden, v;obei die Granulat länge von der Vorschubgeschwindigkeit der Stränge bzw. Stangen und der Impulsfolge der Laserstrahlung abhänqig ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besteht die Granuliereinrichtung aus einer rotierenden Laserstrahlenquelle, deren Strahlung senkrecht auf aus einer üüsenplatte austretende .jträn je bzw. Stangen auftrifft, und wobei die genannten Stränge bzw. Stangen im freien Pail geschnitten werden.

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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der zeichnerischen Darstellung nachfolgender Ausführungsbeispiele.

Er? zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. I eine umlaufende Granuliereinrichtung, die unter einer kreisförmigen Düsenplatte angeordnet ist, in Draufsicht,

Fig. II die Granuliereinrichtung geraäss Fig. I im Verti- Jk kai schnitt,

Fig. III eine feststehende Granuliereinrichtung, die unter einer Düsenplatte, wie in Fig. I gezeigt, angeordnet ist, in Draufsicht,

Fig. IV eine Granuliereinrichtung und eine rechteckige Düser.platte. .

Eine in Fig. I und II schematisch dargestellte Granuliereinrichtung 1 besteht im wesentlichen aus einer in einem P nicht dargestellten Gehäuse angeordneten rotierenden Laserstrahlenquelle 2· Über der Granuliereinrichtung 1 befindet sich eine kreisförmige Düsenplatte 4, aus der zu schneidende thermoplastische Stränge in radialer Anordnung mit oder ohne Kühlmedium (Flüssigkeit oder Gas) austreten. Diese Stränge werden der Granuliereinrichtung 1, die zentrisch unter der Düsenplatte 4 angeordnet ist, zugeführt. Ein von der Strahlenquelle 2 erzeugter Laserstrahl 3 bestrahlt die aus der Düsenplatte 4 austretenden Stränge, wobei seine Strahlrichtung senkrecht zur Achse des einzelnen Stranges

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verlauf⁴;. Die einzelnen Stränge werden mittels der Laserstrahlung durchtrennt. Die Länge des erzeugten Granulates ist dabei abhängig von der Rotationsgeschwindigkeit des Laserstrahles 3 und der Zuführgeschwindigkeit der Stränge.

In Fig. III ist unter der gleichen Düsenplatte 4 ebenfalls zentrisch eine Granuliereinrichtung 6 zur Erzeugung einer Laserstrahlung fest angeordnet. Die Strahlenquelle 7 der Granuliereinrichtung 6 ist so ausgebildet, dass die Abstrahlung in eine Vielzahl von Einzelstrahlen 8 aufgeteilt ist, die in ihrer Länge und Anzahl den in der Düsenplatte angeordneten Düsen angepasst sind. Bei der Granuliereinrichtung 6 gernäss Fig. III werden die austretenden Stränge von den Laserstrahlen 8 abgeschnitten. Für die Bestimmung der Granulatlänge ist die Frequenzfolge des Laserstrahles in Verbindung mit der Stranggeschwindigkeit rnassgebend.

Je nach Durchmesser der Stränge kann die Laser strahlenquelle intermittierende Drehbewegungen in einem verhältnismässig engen Winkelbereich ausführen, damit die einzelnen Stränge bzw. Stangen im gesamten Durchmesser glatt durchtrennt werden.

In Fig. IV ist eine rechteckige Düsenplatte 9 dargestellt, neben der tiefergesetzt eine feststehende Granuliereinrichtung 10 angeordnet ist. Aus dieser treten Laserstrahlen aus· Die hinsichtlich der Aufteilung dar Strahlung in einzelne Strahlen zu Fig„ III gemachten Ausführungen gelten sinngemäss, so dass jeweils ein Strahl 11 einem aus der

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Düsenplatte 9 austretenden Strang zugeordnet ist.

Auch die hinsichtlich der Granulatlänge zu Fig. III gemachten Ausführungen gelten hier entsprechend.

Selbstverständlich kann an der rechteckigen Düsenplatte auch ein Laserstrahl derart vorbeigeführt werden, dass von ihm kurz unterhalb der Düsenplatte sämtliche ausgestoßenen Stränge bzw. Stangen abgeschnitten werden. Eine derartige Ausführung ist zeichnerisch nicht dargestellt.

In der für thermoplastische Kunststoffstränge beschriebenen V/eise lassen sich naturgemäss auch Stränge bzw. Stangen anderen Materials granulieren, da praktisch alle bekannten Stoffe mit Laserstrahlen durchtrennbar sind. Auch die zu den Düsenplatten gemachten Ausführungen gelten für andere Arten der Strangerzeugung sinngeraäss.

Jesentlich ist, dass insbesondere beim Schneiden teraperatur- und oxydationsempfindlicher Stoffe unter Ausschluss von Luft-Sauerstoff geschnitten wlrd_r. Dies kann in zweifacher V/eise erreicht werden, einmal durch Arbeiten mit CO^-Laser oder aber dadurch» dass das zu schneidende Material in inerter Umgebung (Kühlgas oder -flüssigkeit) geführt wird.

Der besondere Vorteil der Erfindung liegt gerade beim Granulieren thermoplastischer Kunststoffs darin, dass berührungs-

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frei, also ohne mechanische Einwirkung, geschnitten wird. Während bei allen bekannten bisherigen Granulierverfahren thermoplastische Kunststoffstränge eine bestimmte Verfestigung erreicht haben mussten, bevor das Granulieren stattfinden konnte, ist dies erfindungsgemäss nicht mehr nötig· Selbstverständlich muss bei einem noch stark plastischen Ilaterial jedes einzelne Granulatteilchen sofort nach erfolgtem Schnitt mit einem Kühlmedium umgeben werden, um Verklebungen zu verhindern»

Mit der neuen Vorrichtung können die bisher notwendigen, verhältnismässig langen Kühlstrecken zum Abkühlen der Stränge wegfallen« Dadurch ergibt sich eine wesentlich raumsparendere apparative Anordnung.

Die Erfindung ist auch anwendbar für Kunststoffe, wie Polyester und Nylon 66, die nach dem herkömmlichen Heißabschlagverfahren nicht zu granulieren sind, weil erfindungsgemäss die Düse in keinem Fall von einem Kühlmedium umspült werden muss, und die Stränge im freien Falldfim Granuliergerät zugeführt werden.

Alle bisher bekannten - das sind ausschliesslich mechanische - Granuliereinrichtungen erzeugen während ihres Betriebes einen ganz beträchtlichen Lärm. In den meisten Fertigungsstätten wird nicht nur mit einem Granulator sondern mit mehreren Granulierstrassen, die eine Vielzahl

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mechanischer, lautstark arbeitender Granulatoren beinhalten, gearbeitet. Gerade diese Addition des Lärms wirkt sich auf das Bedienungspersonal dieser Maschinen gesundheitlich beeinträchtigend aus. Da der neue Granulator völlig geräuschlos arbeitet, entfällt auch dieser Nachteil.

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Claims

Patentansprüche

1)| Einrichtung zuti Granulieren von strang- bzw. stangenförmig anfallendem /uiterial, dadurch gekennzeichnet , dass eile Stränge bzw. Stangen im unmittelbaren Bereich ihrer Erzeujerstelle,. wie Düsenplatte (4, 9) oder dergleichen, durch einen senkrecht ;:u ihren Achsen gerichteten Laserstrahl geschnitten werden, wobei die Granulatlänge von der /orschubgeschwindigkeit der Stränge bzw. Stangen und der Impulsfolge der Laserstrahlung abhängig ist.

2) Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Granuliereinrichtung (1) in Gestalt einer rotierenden Laserstrahlenquelle (2), deren auf aus einer Düsenplatte (4) im freien Fall austretende Stränge trifft.

3) Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Granuliereinrichtung (6) mit einer feststehenden Laserstrahlenquelle (V), aus der einzelne Laserstrahlen (3) radial austreten, wobei jeweils ein Laserstrahl (0) einer DUoenöffnung der Uusenplatte (4) zuge-

; ordnet ist.

4) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass eine Laserstrahlenquelle (7), aus der einzelne Laserstrahlen (8) radial austreten, intermittierende Drehbewegungen, die hinsichtlich ihres Winkelbereichs auf den Durchmesser der zu durchtrennenden Stränge bzw. Stangen abgestimmt sind, durchführt.

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5) Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Laserstrahlonquelle (10), von der eine Vielzahl von Laserstrahlen (11) erzeugt werden, die auf die verlängerten Achsen der Düsenöffnungen einer rechteckigen Düsenplatte O) gerichtet sind.

6) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass ein Laserstrahl an einer recihteckiyen D.jsenplatte (0) derart vorbei j of Uhr t uird, das;> sämtliche aus der .OUsonplatte ausgestorbenen Strände bsw« Stnngon kur;·. unterhalb der D "icon öl at te durcntrennh werden.

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