Granuliereinrichtung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Granuliereinrichtung, welche eine Pressvorrichtung in der Form einer kontinuierlich arbeitenden Schnecke mit Austrittsdüse aufweist.
Es sind bereits Granuliereinrichtungen mit Schnekkenmaschinen bekanntgeworden, welche zum Mischen, Kneten und Extrudieren von plastischen Massen, insbesondere Kunststoffen, dienen. Bei diesen Einrichtungen presst die rotierende Schnecke das zu granulierende Produkt in axialer Richtung durch eine Düsenplatte, welche mit einem rotierenden Messer ausgerüstet ist, welches die durch die Düsenöffnung austretenden Stränge zu Granulat schneidet. Viele neuere Produkte können mit so einer Granuliereinrichtung nicht einwandfrei verarbeitet werden, da das klebrige Granulat am Messer haftenbleibt und so die Schneidleistung herabsetzt. Ferner weisen die bekannten Granuliereinrichtungen noch den Nachteil auf, dass nur ein kleiner Teil der vom Messer bestrichenen Fläche ausgenützt wird, ferner, dass das Granulat paketförmig oder portionenweise in das Auffanggehäuse eintritt.
Ferner werden die Granulatteilchen unregelmässig, da eine gleichmässige Beheizung der durch Axialbohrungen durchsetzten Düsenplatte nicht möglich ist.
Zweck der Erfindung ist, eine Granuliereinrichtung vorzuschlagen, bei welcher die oben erwähnten Nachteile vermieden werden können. Insbesondere soll das einwandfreie Verarbeiten von klebrigen Produkten im Dauerbetrieb erreicht werden, wobei die Granulatteilchen weder am Messer noch an der Innenwand des Auffanggehäuses kleben bleiben dürfen.
Die erfindungsgemässe Granuliereinrichtung weist eine Pressvorrichtung in der Form einer kontinuierlich arbeitenden Schnecke mit Austrittsdüse auf, und ist dadurch gekennzeichnet, dass diese am Austrittsende der Pressvorrichtung angeordnete Austrittsdüse als mit radialen Bohrungen versehener Rotationshohlkörper ausgebildet ist, und dass rotierende Schneidorgane vorhanden sind, die mit ihren Schneidkanten die Oberfläche des Rotationshohlkörpers bestreichen.
Zweckmässigerweise kann der Rotationshohlkörper zylindrisch oder kegelstumpfförmig ausgebildet sein.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform sind mit den Schneidorganen umlaufende Ventilatorflügel vorhanden, welche einen Luftstrom erzeugen, der die durch die Zentrifugalwirkung der Schneidorgane nach aussen geschleuderten Granulatteilchen zusätzlich beschleunigt und kühlt.
Ferner ist es vorteilhaft, im Rotationshohlkörper Axialbohrungen vorzusehen, durch welche die gleichmässige Beheizung des Rotationshohlkörpers erfolgt.
Zu diesem Zwecke kann auch in den Bohrungen ein Heizmedium zirkulieren oder es sind elektrische Heizorgane in den Bohrungen angeordnet.
Auf beiliegender Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigen:
Fig. 1 einen Axialschnitt durch die Einrichtung und
Fig. 2 einen Querschnitt gemäss der Linie A-B in der Fig. 1.
Die Granuliereinrichtung weist ein Gehäuse 1 auf, in welchem eine Pressvorrichtung in der Form einer kontinuierlich arbeitenden Schnecke 2 untergebracht ist. Am Ende des Schneckengehäuses 1 ist eine Austrittsdüse angeordnet, welche als Rotationshohlkörper ausgebildet ist und einen Austrittsstutzen 4 sowie einen konischen Düsenkörper 5 aufweist. Zur Befestigung der Austrittsdüse am Gehäuse 1 sind Klemmbügel 3 und 3' vorgesehen. Wie aus der oberen Hälfte der Fig. 1 hervorgeht, ist der konische Düsenkörper 5 mit radial gerichteten Bohrungen 6 für den Durchtritt des zu granulierenden Produktes versehen.
Zur Beheizung des Düsenkörpers 5 dienen die Längsbohrungen 7, welche auf der unteren Hälfte der Fig. 1 dargestellt sind. In das Innere des Düsenkörpers 5 erstreckt sich ein Verdrängerkörper 8', welcher mit den Bohrungen 7 korrespondierende Bohrungen 8" besitzt. Die Zuführung eines Heizmediums erfolgt durch eine an die Mündung der Bohrung 7 angeschlossene Leitung 12, während für den Heizmediumabfluss eine Leitung 12'vorgesehen ist. Das Heizmedium tritt also durch die Leitung 12 in die Längsbohrungen 7 ein, wird durch die Bohrungen 8" in den Verdränger 8' geleitet und fliesst durch weitere Längsbohrungen 7 und durch die Leitung 12' in das Heizsystem zurück. Das Heizsystem ist in der Zeichnung nicht dargestellt. An Stelle der Flüssigkeitsheizung könnte auch eine elektrische Heizung vorgesehen sein, welche in den Bohrungen untergebrachte elektrische Heizkörper besitzt.
Der Verdränger 8' bildet den Fortsatz eines Wellenzapfens 8, welcher gleichachsig zur Schneckenwelle 2 angeordnet ist und mittels Lager 9 und 10 ein drehbares Lagergehäuse 11 trägt.
Mit diesem Lagergehäuse 11 sind radial verteilt angeordnete und sich in axialer Richtung erstreckende Messerarme 13 vorhanden, welche je ein Messer 14 und einen Ventilatorflügel 15 tragen. Die Anordnung der Messer ist dabei so getroffen, dass diese während der Rotation des Lagergehäuses 11 die Oberfläche des Düsenkörpers 5 im Bereiche der Radialbohrungen bestreichen. Die Ventilatorflügel 15 erzeugen einen Luftstrom, welcher die durch die Zentrifugalwirkung der Schneidorgane nach aussen geschleuderten Granulatteilchen zusätzlich beschleunigt. Gleichzeitig erfolgt eine Abkühlung und Verfestigung der Granulatteilchen.
Das Auffanggehäuse für die Granulatteilchen ist mit 20 bezeichnet. Dieses umgibt den Düsenkörper 5 samt rotierenden Schneidorganen und Ventilatorflügeln, wobei zusätzlich noch umlaufende Seitenwände 16 und 16' vorhanden sein können.
Das Lagergehäuse 11 ist mit einer Bohrung 18 versehen, welche mit einer korrespondierenden Bohrung im Messerarm 13 in Verbindung steht, wobei letztere am Austrittsende im Bereiche der Ventilatorflügel 15 mit Austrittsöffnungen oder Sprühdüsen 19 ausgerüstet ist. Über eine Stopfbüchse 17 wird ein flüssiges oder gasförmiges Medium durch die Bohrung 18 des Lagergehäuses und durch die korrespondierende Bohrung im Messerarm 13 in die Sprühdüsen 19 im Ventilatorflügel geleitet und bildet auf diesem sowie auf der Innenwand des Auffanggehäuses 20 einen Schutzfilm, welcher das Ankleben von Granulatteilchen verhindert. Zweckmässigerweise soll die Flüssigkeit möglichst nahe der Schneidkante des Messers zugeführt werden. Dadurch wird die unbenetzte Fläche klein gehalten und die Kühlung des Messers verbessert.
Zum Antrieb des Lagergehäuses 11 sind Keilriemen 21 vorhanden, welche mit einem nicht gezeichneten stufenlosen Getriebe in Verbindung stehen. Wie weiter aus der Zeichnung ersichtlich ist, steht das Lager 10 samt damit verbundenem Lagergehäuse 11 unter Wirkung einer Druckfeder 22, welche bestrebt ist, das Lagergehäuse samt Messer in der Fig. 1 nach rechts zu verschieben. Gegen diese Verschiebung dient als Anschlag eine Einstellmutter 23 mit Gegenmutter 24. Durch die Verstellung der Mutter 23 kann das Spiel zwischen Messer und Düsenkörper 5 während des Betriebes beliebig eingestellt werden.
Zum zusätzlichen Besprühen der Innenwand des Auffanggehäuses 20 sind noch Düsen 25 vorhanden.
Bei der dargestellten Ausführung sind zwei diametral entgegengesetzt angeordnete Messer vorhanden, so dass bei jeder Umdrehung des Gehäuses 11 jeder Strang zweimal geschnitten wird. Sollte bei gleicher Schnittgeschwindigkeit nur ein einmaliger Schnitt erfolgen, so werden Messer eingebaut, deren Länge der halben Länge der Mantellinie des Düsenkörpers 5 entspricht. Im entgegengesetzten Falle ist es auch möglich, mehrere Messerarme, z. B. vier oder sechs, vorzusehen.
Es ist ferner möglich, die Axialbewegung der Schneidvorrichtung nicht nur zur Messernachstellung zu benützen, sondern einen zusätzlichen, in axialer Richtung oszillierenden Antrieb vorzusehen. Bei der Verwendung einer zylindrischen Düsenfläche ergibt sich dabei ein ziehender Schnitt, der bei gewissen Produkten vorteilhaft sein kann. Wird ein konischer Düsenkörper, wie beschrieben, verwendet, so kann durch die Oszillierbewegung der Schneidorgane die Länge des Granulates verändert werden. Dabei überspringt das Messer jeweils ein oder mehrere Düsenreihen, bevor die nächste Reihe geschnitten wird.
Es sei noch erwähnt, dass es unter Umständen zweckmässig sein kann, zwischen den mit den Schneidorganen verbundenen Flügeln zusätzliche Ventilatorflügel einzubauen, welche unabhängig von den Messerarmen gelagert und angetrieben werden.
Es ist auch möglich, die Ventilatorflügel auf einen separaten, die Schneidorgane radial umfassenden Kranz anzuordnen und durch vom Messerantrieb unabhängige Mittel anzutreiben. In diesem Falle rotieren die Flügel in der gleichen Ebene wie die Schneidorgane, wobei der von den Flügeln bestrichene Raum den Rotationsraum der Schneidorgane konzentrisch umgibt.
Schliesslich sei noch darauf hingewiesen, dass bei der Verarbeitung von klebrigem Material die Ventilatorflächen möglichst klein gehalten werden sollten. Eine zusätzliche Luftströmung wird in diesem Falle durch die Verwendung eines zusätzlichen Ventilators erzeugt, welcher ausserhalb des Auffanggehäuses angeordnet ist und ein Absaugen oder Fortblasen sowie eine Kühlung der Granulatteilchen bewirkt.
Granulating device
The present invention relates to a granulating device which has a pressing device in the form of a continuously operating screw with an outlet nozzle.
Granulating devices with screw machines have already become known, which are used for mixing, kneading and extruding plastic materials, in particular plastics. In these devices, the rotating screw presses the product to be granulated in the axial direction through a nozzle plate, which is equipped with a rotating knife which cuts the strands emerging through the nozzle opening into granules. Many newer products cannot be processed properly with such a granulating device, because the sticky granulate sticks to the knife and thus reduces the cutting performance. Furthermore, the known granulating devices have the disadvantage that only a small part of the area covered by the knife is used, and further that the granulate enters the collecting housing in packets or in portions.
Furthermore, the granulate particles become irregular, since uniform heating of the nozzle plate through which the axial bores pass is not possible.
The purpose of the invention is to propose a granulating device in which the above-mentioned disadvantages can be avoided. In particular, the problem-free processing of sticky products should be achieved in continuous operation, whereby the granulate particles must neither stick to the knife nor to the inner wall of the collecting housing.
The granulating device according to the invention has a pressing device in the form of a continuously working screw with an outlet nozzle, and is characterized in that this outlet nozzle, which is arranged at the outlet end of the pressing device, is designed as a rotary hollow body provided with radial bores, and that there are rotating cutting elements with their cutting edges brush the surface of the hollow body of revolution.
The hollow body of revolution can expediently be designed to be cylindrical or frustoconical.
According to a preferred embodiment, fan blades rotating with the cutting elements are provided, which generate an air flow which additionally accelerates and cools the granulate particles thrown outwards by the centrifugal effect of the cutting elements.
Furthermore, it is advantageous to provide axial bores in the rotary hollow body through which the rotary hollow body is heated uniformly.
For this purpose, a heating medium can also circulate in the bores or electrical heating elements are arranged in the bores.
An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown in the accompanying drawing, namely:
Fig. 1 shows an axial section through the device and
FIG. 2 shows a cross section along the line A-B in FIG. 1.
The granulating device has a housing 1 in which a pressing device in the form of a continuously operating screw 2 is accommodated. At the end of the screw housing 1, an outlet nozzle is arranged, which is designed as a rotary hollow body and has an outlet nozzle 4 and a conical nozzle body 5. Clamping brackets 3 and 3 'are provided for fastening the outlet nozzle to the housing 1. As can be seen from the upper half of FIG. 1, the conical nozzle body 5 is provided with radially directed bores 6 for the product to be granulated to pass through.
The longitudinal bores 7, which are shown in the lower half of FIG. 1, are used to heat the nozzle body 5. A displacement body 8 'extends into the interior of the nozzle body 5 and has bores 8 ″ that correspond to the bores 7. A heating medium is supplied through a line 12 connected to the mouth of the bore 7, while a line 12 ′ is provided for the heating medium outflow The heating medium thus enters the longitudinal bores 7 through the line 12, is conducted through the bores 8 ″ into the displacer 8 'and flows back into the heating system through further longitudinal bores 7 and through the line 12'. The heating system is not shown in the drawing. Instead of the liquid heater, an electric heater could also be provided which has electric heating elements housed in the bores.
The displacer 8 ′ forms the extension of a shaft journal 8 which is arranged coaxially to the worm shaft 2 and carries a rotatable bearing housing 11 by means of bearings 9 and 10.
With this bearing housing 11 there are knife arms 13 which are arranged radially distributed and extend in the axial direction and each carry a knife 14 and a fan blade 15. The arrangement of the knives is made so that they brush the surface of the nozzle body 5 in the area of the radial bores during the rotation of the bearing housing 11. The fan blades 15 generate an air flow which additionally accelerates the granulate particles thrown outwards by the centrifugal effect of the cutting elements. At the same time, the granulate particles are cooled and solidified.
The collecting housing for the granulate particles is designated by 20. This surrounds the nozzle body 5 together with the rotating cutting elements and fan blades, it being possible for circumferential side walls 16 and 16 'to also be present.
The bearing housing 11 is provided with a bore 18 which is connected to a corresponding bore in the knife arm 13, the latter being equipped with outlet openings or spray nozzles 19 at the outlet end in the area of the fan blades 15. Via a stuffing box 17, a liquid or gaseous medium is passed through the bore 18 of the bearing housing and through the corresponding bore in the knife arm 13 into the spray nozzles 19 in the fan blade and forms a protective film on this and on the inner wall of the collecting housing 20, which prevents granulate particles from sticking prevented. The liquid should expediently be supplied as close as possible to the cutting edge of the knife. This keeps the unwetted area small and improves the cooling of the knife.
To drive the bearing housing 11 there are V-belts 21 which are connected to a continuously variable transmission (not shown). As can also be seen from the drawing, the bearing 10 together with the bearing housing 11 connected to it is under the action of a compression spring 22, which tries to move the bearing housing together with the knife in FIG. 1 to the right. An adjusting nut 23 with a counter nut 24 serves as a stop against this displacement. By adjusting the nut 23, the play between knife and nozzle body 5 can be adjusted as required during operation.
Nozzles 25 are also provided for additional spraying of the inner wall of the collecting housing 20.
In the embodiment shown, there are two diametrically opposed knives, so that each strand is cut twice with each revolution of the housing 11. If only a single cut is made at the same cutting speed, knives are installed whose length corresponds to half the length of the surface line of the nozzle body 5. In the opposite case, it is also possible to use several knife arms, e.g. B. four or six to be provided.
It is also possible to use the axial movement of the cutting device not only to adjust the knife, but to provide an additional drive that oscillates in the axial direction. When using a cylindrical nozzle surface, this results in a drawing cut, which can be advantageous for certain products. If a conical nozzle body, as described, is used, the length of the granulate can be changed by the oscillating movement of the cutting elements. The knife skips one or more rows of nozzles before the next row is cut.
It should also be mentioned that it may be expedient under certain circumstances to install additional fan blades between the blades connected to the cutting elements, which fan blades are mounted and driven independently of the blade arms.
It is also possible to arrange the fan blades on a separate ring which radially surrounds the cutting elements and to drive them by means that are independent of the knife drive. In this case, the wings rotate in the same plane as the cutting elements, the space swept by the wings concentrically surrounding the rotation space of the cutting elements.
Finally, it should be noted that when processing sticky material, the fan surfaces should be kept as small as possible. An additional air flow is generated in this case by the use of an additional fan which is arranged outside the collecting housing and causes the granulate particles to be sucked off or blown away and cooled.