DE1454743B2

DE1454743B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Verdichten und Agglomerieren von pulverförmigen bis körnigen thermoplastischen Stoffen

Info

Publication number: DE1454743B2
Application number: DE19621454743
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1962-06-07
Filing date: 1962-06-07
Publication date: 1970-05-14
Also published as: CH417926A; SE306612B; US3278661A; DE1454743A1; AT264809B; GB966370A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum axial verschiebbar ausgebildet wird. Um den aus dem Verdichten und Agglomerieren von pulverförmigen Verdichtungsorgan austretenden verdichteten Stoff bis körnigen thermoplastischen Stoffen, bei dem die durchzuschneiden, können an der Austrittsseite der einzelnen Stoffteilchen in einem Mischer längs ge- Kanäle Messer angebracht werden,
schlossener Bahnen umgewälzt und unter dem Ein- 5 Bei einer anderen zweckmäßigen Ausführungsform fluß von Reibungswärme zu verdichteten Teilchen der Vorrichtung kann der Ringspalt durch ein zuagglomeriert werden. sammen mit dem Umwälzwerkzeug drehbares, einen

Bei den bisher bekannten Verfahren, z. B. nach im wesentlichen zylindrischen Raum umschließendes den deutschen Auslegeschriften 1 054 073 und Gehäuse und eine in dem Gehäuse angeordnete und 1118 959, wird durch das die Stoff teilchen umwäl- io vom Umwälzwerkzeug unabhängig drehbare Schnecke zende Werkzeug ohne Anwendung eines zusätzlichen gebildet werden, wobei die Schnecke vorzugsweise Verdichtungsdruckes lediglich durch die entstellende axial verschiebbar ist. Die Einstellbarkeit der ReIa-Reibungswärme die gesamte Stoffmenge allmählich tivdrehzahl zwischen der Sohnecke und dem Gehäuse auf die zum Agglomerieren erforderliche Temperatur ermöglicht eine besonders gute Kontrolle des Vergebracht. 15 fahrens. Vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang

Es hat sich jedoch 'herausgestellt, daß hierzu ver- bei dieser Ausführungsform, wenn dar Zylinder im

hältndsmäßig viel Zeit notwendig ist, d. h., daß die Längsschnitt eintrittsseitig glockenförmig ausgebildet

Verweilzeit unter hoher Temperatur verhältnismäßig wird und austrittsseitig dicht am entsprechenden

groß ist. Zudem tritt durch die hohen Temperaturen Schneckenende zur Anlage kommt,

der gesamten Stoffmenge — unter anderem hervor- 20 Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungs-

gerufen durch die Schlagwirkung des Umwälzwerk- gemäßen Verfahrens ist in der Zeichnung an meh-

zeuges — ein Zersetzen des Materials ein, verbunden reren Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt

mit Klumpenbildung, so daß zusätzliche Kühl- und Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung

Zerkleinerungsvorrichtungen erforderlich werden. mit einem mit dem Umwälzwerkzeug umlaufenden

Aufgabe dar Erfindung ist es, zu vermeiden, daß 25 Verdichtungsorgan,

die gesamte Stoffmenge mehr oder weniger gleich- F i g. 2 eine Ansicht des oberen Teiles des Verzeitig erwärmt und insgesamt agglomeriert wird. dichtungsorgans nach Fig. 1 von unten mit radial Trotzdem soll die Aufbereitungszeit für die gesamte verlaufenden Kanälen,

Gutmenge gegenüber den bekannten Anlagen nicht F i g. 3 eine Ansicht des oberen Teiles des Ver-

vergrößert und die Aufbereitungsqualität nicht ver- 30 dichtungsorgans nach F i g. 1 von unten mit spiralig

ringert werden. verlaufenden Kanälen,

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung

daß immer nur eine aus der Gesamtmenge abge- mit einem gesondert umlaufenden Vardichtungsorgan

zweigte Teilmenge kurzzeitig einem starken Verdieh- und einem dieses überdeckenden Tragkörper für die

tungsdruck unterworfen, unmittelbar darauf wieder 35 Rührarme des Umwälzwerkzeuges und

plötzlich entspannt und der übrigen Stoffmenge züge- F i g. 5 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung

führt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren schont mit einem als Schnecke und glockenförmiges zy-

den Stoff, wie umfangreiche Versuche bestätigt haben, lindrisches Gehäuse ausgebildeten Verdichtungs-

durch den Umstand, daß lediglich jeweils eine Teil- organ.

menge erwärmt und danach wieder auf die Tempera- 40 Die in F i g. 1 der Zeichnung dargestellte Vorrichtur des übrigen Gutes gebracht wird. Die Temperatur tung weist einen Mischbehälter 1 mit einem Deckel 2 des übrigen Gutes kann dabei notfalls durch Kühlung auf. Ein Verdiohtungsorgan 3 besteht aus einem obemit bekannten Mitteln auf einem gewünschten Wert ren, als Hohlkegelstumpf ausgebildeten Verdichtungsgehalten werden, der ein Zersetzen und die Klumpen- körper 4, der durch Stege 5 mit einer kegelig geformbildung ausschließt. Besondere Zerkleinerungsein- ₄₅ ten Nabe 6 verbunden ist, und einem darunterliegenrichtungen werden also nicht mehr benötigt. Farner den festen, plattenförmigen Verdichtungskörper 7, haben die Versuche gezeigt, daß die Erwärmungs- der einen ebenfalls konischen Teil 8 aufweist und mit zeiten — hervorgerufen durch die Möglichkeit, eine Abstand unterhalb des Verdichtungskörpers 4 angerelativ höhere Energie pro Zeiteinheit einzuleiten — ordnet ist. Die Nabe 6 ist auf einer von einem regelbeträchtlich verkürzt wurden. 50 baren Antriebsmotor 9 angetriebenen Welle befestigt.

Die Vorrichtung zum Verdichten und Agglomerie- Am unteren Rand des kegelförmigen Verdichtungsren nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geht von körpers 4 sind zwei radial abstehende Rührarme 10 einem Mischbehälter und einem an dessen Boden angeordnet.

umlaufenden Umwälzwerkzeug aus. Sie besteht zur Die zum Verdichten des Stoffes verwendeten EIe-

Durdhführung des Verfahrens aus einem mehrteiligen 55 mente sind der Verdichtungskörper 4 und der koni-

Verdichtungsorgan, von dem mindestens ein Teil sehe Teil 8 des Verdichtungskörpers 7. Letzterer

drahbair ist und das einen in der Umwälzbahn der kann mittels Stangen 11 in den Richtungen der Pfeile

Teilmenge angeordneten engen Ringspalt bildet. 12 verstellt werden, so daß der durch einen Abstand

Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen des konischen Teiles 8 vom Verdichtungskörper 4

Vorrichtung besteht darin, daß der Ringspalt durch 60 gebildete Ringspalt 23 in seinem Querschnitt verän-

mit Abstand voneinander angeordnete Teile gebildet dert und so der Freßdruck auf den zwischen diesen

ist und daß die einander zugekehrten Flächen der beiden Teilen durchtretenden Stoff vergrößert oder

Teile mit radial- oder spiralförmig verlaufenden Ka- verkleinert werden kann. Der plattenförmige Ver-

nälen versehen sind. Zweckmäßigerweise wird, sofern dichtungskörper 7 weist an seiner Oberseite einen

hierbei das Verdichtungsorgan im wesentlichen aus 65 zylindrischen, nach oben abstehenden Rand 14 auf,

zwei Teilen besteht, der eine Teil — gegebenenfalls der in eine Ringnut der Nabe 6 eingreift, und ist an

zusammen mit dem Umwälzwerkzeug — drehbar der untersten Seite mit einem ebenfalls zylindrischem,

vorgesehen, während der andere Teil drehfest und jedoch nach unten abstehenden Rand 15 versehen,

der über einen am Boden des Mischbehälters 1 befindlichen Ring 16 übergreift. Am unteren Rand des Verdichtungskörpers 4 ist eine Anzahl nach unten abstehender, über den Rand 15 übergreifender Messer 17 angeordnet.

Die Ringspalte 23 sind durch entsprechende Ausbildung der sie bildenden Teile als durch Trennstücke 13 voneinander getrennte spiralförmige Kanäle 18 (s. F i g. 2) oder radiale Kanäle 19 (s. F i g. 3) ausgebildet.

Wird eine bestimmte Mange des pulverförmigan, thermoplastischen Stoffes in den Mischbehälter 1 eingefüllt und wird das Verdichtungsorgan 3 mit hoher Geschwindigkeit in Rotation versetzt, z. B. mit 1000 bis 3000 U/mim, so wird der Stoff in der durch die gestrichelten Linien 20, 21 und 22 in F i g. 1 angegebenen Weise im Mischbehälter 1 von der Behälterwand zur Achszone und wieder zur Behälterwand gewirbelt, d. h. im Kreislauf geführt. Der Hauptteil des Stoffes zirkuliert oberhalb des Vardichtungsorgans 3 (vgl. die Strömungslinien 20 und 21), während ein Teilstrom des Stoffes entsprechend der gestrichelten Linie 22 zwischen dem Verdichtungskörper 4 und der Nabe 6 strömt, zwischen denen die Stoffteilchen durch die Zentrifugalkraft nach unten und außen geführt werden; durch den Umlauf des Verdichtungskörpers 4 werden diese Stoffteilchen zusätzlich in Umfangsrichtung bewegt. Sie erwärmen sich dabei durch die Reibung aneinander und werden infolge der Verjüngung des Ringspalts 23 einem Preßdruck unterworfen. Der durch diesen Vorgang agglomerierte Stoff wird beim Verlassen des Verdichtungsorgans 3 durch die am Verdichtungskörper 4 angeordneten, ebenfalls rotierenden Messer 17 zerschnitten.

Im Laufe des Verfahrens haben die schon agglomerierten Teilchen die Tendenz, in der durch die inneren Strömungslinien 20 und 21 angedeuteten Weise zu fließen, während das leichtere, nooh pulverförmige Gut entsprechend der äußersten Strömungslinie 22 so lang durch den Ringspalt 23 des Verdichtungsorgans 3 fließt, bis am Ende der gesamte thermoplastische Stoff agglomeriert ist.

Die in F i g. 4 dargestellte Vorrichtung unterscheidet sich von der vorhergehend geschilderten dadurch, daß hier ein nicht umlaufender Verdichtungskörper 25 des Verdichtungsorgans 24 oberhalb eines kegelförmigen, umlaufenden Verdichtungskörpers 26 und das Umwälzwerkzeug 27 oberhalb des nicht umlaufenden Verdichtungskörpers 25 angeordnet ist, wobei der umlaufende Verdichtungskörper 26 unabhängig vom Umwälzwerkzeug 27 von einem zweiten Antriebsmotor 28 angetrieben wird. Auf diese Weise können sowohl das Umwälzwerkzeug 27 als auch der Vardichtungskörpar 26 mit verschiedenen Geschwindigkeiten angetrieben werden.

Der nicht umlaufende Verdichtungskörper 25 des Verdichtungsorgans 24 ist hohlkonisch mit stromlinienförmigem Querschnitt ausgebildet. Der pulverförmige Stoff tritt durch ein Speichenrad 29 des Umwälzwerkzeuges 27 sowie durch eine mittlere Bohrung des nicht umlaufenden Verdichtungskörpers 25 von oben ein und wird zwischen dem umlaufenden Verdichtungskörpar 26 und dem nicht umlaufenden Verdichtungskörper 25 hindurchgeführt und dabei verdichtet. Das Umwälzwerkzeug 27 weist ferner einen als Hohlkegelstumpf ausgebildeten Tragkörper 30 auf. Er trägt am äußeren Rande Rührarme 31 und ist durch das Speichenrad 29 mit der Welle des regelbaren Antriebsmotoirs 32 verbunden.

Das Verdichtungsorgan 24 kann wiederum die in den Fig. 2 und 3 dargestellten Kanäle aufweisen. Die Rotationsgeschwindigkeit des den Druck erzeugenden umlaufenden Verdichtungskörpers 26 kann mittels des regelbaren Antriebsmotors 28 frei gewählt werden. Die Aufteilung der Ströme des Gutes kann durch geeignete Wahl der Geschwindigkeit des Um-Wälzwerkzeuges 27 auf einfache Weise gesteuert werden. Die Arbeitsweise entspricht der in F i g. 1 dargestellten. Vorrichtung.

F i g. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform. Hier wird das Rühraxme 38 aufweisende Umwälzwerkzeug 35 durch einen Antriebsmotor 36 angetrieben, der gleichzeitig auch den einen Teil des die Verdichtung bewirkenden Verdichtungsorgans 48 antreibt. Hierzu trägt die Welle des Antriebsmotors 36 eine Nabe 37, auf der über Speichen 42 ein im Längsschnitt glokkenförmiges, einen zylindrischen Raum umschließendes Gehäuse 39 befestigt ist, durch dessen obere glockenförmig erweiterte Öffnung 40 der Stoff einfließt und das an seiner !halbkugelförmigen Unterseite eine Bohrung 41 zum Austritt des agglomerierten Stoffes aufweist. Der andere zum Verdichtungsorgan 48 gehörende Teil wird durch eine ein Steilgewinde aufweisende Schnecke 43 gebildet, die von einem regelbaren Antriebsmotor 44 angetrieben wird. Die Schnecke 43 kann in den Richtungen der Pfeile 45 gegenüber dem Gehäuse 39 verstellt werden. Einrichtungen dazu sind als Hubvorrichtungen 46 in F i g. 5 schematisch angedeutet. Je geringer der Raum zwischen der Schnecke 43 und dem Gehäuse 39 ist, desto größer sind der Druck und die Wärme, die bei der Verdichtung des Stoffes auftreten. Die Schnecke 43 und das Gehäuse 39 werden in gleicher Richtung in Rotation versetzt. Dies bedeutet, daß die Förderung und die Verdichtung des Stoffes durch geeignete Differenzgeschwindigkeiten bewirkt werden.

Das Umwälzwerkzeug 35 und das Gehäuse 39 können beispielsweise mit Geschwindigkeiten von 1000 bis 3000 U/min, die Schnecke 43 mit Geschwindigkeiten von 500 bis 2000 U/min angetrieben werden. Aus diesen Angaben ist ersichtlich, daß im allgemeinen die Schnecke mit ungefähr der halben bis zwei Drittel der Geschwindigkeit des Gehäuses 39 rotiert. Die Arbeitsweise ist hier dieselbe wie bei der Ausführung nach F i g. 1. Die Speichen 42 wirken dabei in etwa wie die Messer 17 nach Fig. 1.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verdichten und Agglomerieren von pulverförmigen bis körnigen thermoplastischen Stoffen, bei dem die einzelnen Stoffteilchen in einem Mischer längs geschlossener Bahnen umgewälzt und unter dem Einfluß von Reibungswärme zu verdichteten Teilchen agglomeriert werden, dadurch gekennzeichnet, daß immer nur eine aus der Gesamtmenge abgezweigte Teilmenge kurzzeitig einem Stacken Verdichtungsdruck unterworfen, unmittelbar darauf wieder plötzlich entspannt und der übrigen Stoffmenge zugeführt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Mischtrommel und einem an deren Boden umlaufenden Umwälz-

werkzeug, gekennzeichnet durch ein mehrteiliges Verdichtungsorgan (3 bzw. 24 bzw. 48), von dem mindestens ein Teil drehbar ist und das einen in der Umwälzbahn der Teilmenge angeordneten engen Ringspalt (23) aufweist. "-5

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt (23) durch mit Abstand voneinander angeordnete Teile (6, 8 und 4 bzw. 25 und 26) gebildet ist und daß die einander zugekehrten Flächen der Teile radial- oder spiralförmig verlaufende Kanäle (18 bzw. 19) aufweisen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3 mit im wesentlichen aus zwei Teilen bestehendem Verdichtungsorgan, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Teil (26) — gegebenenfalls zusammen mit dem Umwälzwerkzeug (27) — drehbar ist, während der andere Teil (25) drehfest und axial verschiebbar ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Austrittsseite der Kanäle (18 bzw. 19) Messer (17) angebracht sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt (23) durch ein zusammen mit dem Umwälzwerkzeug (35) drehbares, einen im wesentlichen zylindrischen Raum umschließendes Gehäuse (39) und eine in dem Gehäuse angeordnete und vom Umwälzwerkzeug unabhängig drehbare Schnecke (43) gebildet wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (43) axial verschiebbar ausgebildet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen