DE2703461C2

DE2703461C2 - Stopwerk zur Vorverdichtung zerkleinerter voluminöser Polymerabfälle

Info

Publication number: DE2703461C2
Application number: DE2703461A
Authority: DE
Inventors: Paul 5202 Hennef Hagel; Heinrich 5200 Siegburg Koch; Karlheinz 8752 Kleinostheim Raab; Konrad 6000 Frankfurt Wolff
Original assignee: Davy Mckee Ag 6000 Frankfurt; Davy McKee AG
Current assignee: Davy McKee AG
Priority date: 1977-01-28
Filing date: 1977-01-28
Publication date: 1985-01-10
Also published as: DE2703461A1; FR2378622A1; IT1091823B; IT7819748A0; NL7713304A; US4143001A; FR2378622B1; GB1578502A

Description

Enden das nach oben offene Gehäuse des sich zwischen den planparallelen Wänden und rechtwinklig dazu erstreckenden Einzugteils der Stopfschnecke angeschlossen ist, und daß das Rührwerk aus mit gegenseitigen Abständen parallel zueinander angeordneten Rührwellen gebildet ist, die sich zwischen den planparallelen Wänden achsparallel zur Stopfschnecke erstrecken und an diesen Wänden gelagert sind.

Es hat sich gezeigt daß es mit Hilfe des erfindungsgemäßen Stopfswerks möglich ist sehr unterschiedliche zerkleinerte Kunststoffe und deren Mischungen störungsfrei vorzuverdichten und kontinuierlich dem Horizontalschneckenextruder zuzuführen, wobei die Kunststoffe auch in unterschiedlicher Abfallstruktur anfallen können, ohne daß es zu der gefürchteten Brückenbildung im Trichter des Stopfwerks kommt Bei der Wiederaufarbeitung von Abfällen der Chemiefaserindustrie können ohne weiteres die dort regelmäßig anfallenden unterschiedlichen Abfallarten miteinander vermischt und entsprechend zerkleinert dem erfindungsgemäßen Stopfwerk zugeführt werden. Eine Zerkleinerung der voluminösen Polymerabfälle auf einen einer Maschenweite zwischen 15 und 40 mm entsprechenden Sbbgrößenbereich reicht beim erfindungsgemäßen Stopfwerk vollständig aus, um eine störungsfreie kontinuierliche Förderung und Aufgabe der Abfälle zu gewährleisten. Bei der Wiederaufarbeitung von Fasern oder einem vorwiegend Fasern enthaltenden Mischabfall werden geringere Siebgrößen verwendet während für Gewölle und dgl. größere Maschenweiten in Betracht kommen. Die Polymerabfälle können nach dem Zerkleinern pneumatisch in den Trichter gefördert werden.

Das Stopfwerk gestattet eine Anordnung, bei welcher auf den Trichter ein Vorratsbehälter unmittelbar aufgesetzt ist, der über seine Höhe durchgehend einen gleichbleibenden der oberen Trichteröffnung entsprechenden Querschnitt aufweist, wobei im Vorratsbehälter auf seine Höhe verteilt mehrere Rührwellen angeordnet und parallel zu den Rührwellen im Trichter ausgerichtet sind. Hierdurch steht ein beträchtliches Vorratsvolumen an zerkleinerte*· Polymerabfällen unmittelbar über dem Trichter zur Verfügung, ohne daß dieser Vorrat Störungen in der Zufuhr des Zerkleinerungsgutes zur Stopfschnecke hervorrufen kann. Bei dieser konstruktiven Ausgestaltung können die Polymerabfälle ebenfalls« pneumatisch zugefördert werden, wobei sie nicht in den Trichter, sondern in den Vorratsbehälter eingeführt werden. Der Vorratsbehälter kann auch trichterförmig ausgebildet sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Stopfwerks ist vorgesehen, daß ar> den Rührwellen und rechtwinklig dazu sich zum freien Ende hin verjüngende Rührfinger befestigt sind, wcbei die Rührfinger zueinander versetzt angeordnet sind und sich bei benachbarten Rührwellen in Projektionsrichtung der Rührwellen gesehen mit ihren äu3eren Kreiswegen nicht überlappen, und daß die Rührfinger jeweils in der Nähe der benachbarten Wände des Trichters bzw. des Vorratsbehälters enden. Diese Anordnung der Rührwellen und der daran befestigten Rührfinger sorgt dafür, daß die zerkleinerten voluminösen Polymerabfälle in dem Trichter und ggf. auch im Vorratsbehälter ohne Störung der in Richtung der Stopfschnecke erfolgenden Förderbewegung un<3 ohne Bildung von toten Zonen ständig aufgelockert herden, so daß keine Brückenbildung ein- f>5 treten kann. Pabei wird durch die sich in Richtung ihrer freien Enden Verjüngenden Rührfinger eine Reinigung der Rührorea^rie von evenicdl sich aufwickelnden überlangen Fäden erleichtert.

Eine besonders wirksame Gegenstromtrocknung feuchter Polymerabfälle in dem Trichter und ggf. dem darüber befindlichen Vorratsbehälter läßt sich erzielen, wenn die beiden in Förderrichtung konvergierenden Wände des Trichters in der Nähe ihrer unteren Enden mit über ihre Länge, parallel zur Stopfschnecke, sich durchgehend erstreckenden Perforationsfeldern versehen sind, die von außen durch Zuführungstaschen für Warmluft abgedeckt sind. Somit tritt die Warmluft in optimaler Verteilung längs der längeren Seiten des rechtwinkligen Trichterquerschnittes ein. Eine solche Gegenstromtrocknung ist insbesondere dann vorteilhaft wenn Polymerabfälle wiederaufgeschmolzen werden sollen, die in Gegenwart von Feuchtigkeit beim Aufschmelzen zu hydrolytischem Abbau neigen. Da jedoch die Durchsatzleistung vom Feuchtigkeitsgehalt abhängig ist, kann auch bei nicht zu hydrolytischem Abbau neigenden Polymerabfällen eine Gegenstromtrocknung zweckmäßig sein.

Gute Einzugs- und Stopfergebnisse werden erzielt, wenn die Stopfschnecke ein Komprcisionsverhältnis zwischen 1 :4 und 1 :5 besitzt.

Die Erfindung wird nachfolgend durch ein Ausführungsbeispiel anhand der schematisierten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt

F i g. 1 C^s Stopfwerk und den aufgesetzten Vorratsbehälter in einer Seitenansicht und den Aufschmelzextruder in einer Stirnansicht, wobei auch Vorrichtungen zum Zerkleinern und zur pneumatischen Förderung der Polymerabfälle dargestellt sind,

Fig. 2 die Vorrichtungszusammenstellung gemäß Fig. 1, jedoch mit einer Stirnansicht des Stopfwerks und des Vorratsbehälters und einer Seitenansicht des Aufschmelzextruders, und

F i g. 3 eine Einzelheit am unteren Ende des Trichters.

Die Polymerabfälle werden einer Schneidmühle 1 aufgegeben und nach ihrer darin erfolgten Zerkleinerung pneumatisch über eine Leitung 2 einem Zyklonabscheider 3 zugeführt. Unterhalb des Zyklonabscheiders 3 befindet sich nicht unmittelbar der allgemein mit 4 bezeichnete Trichter der Stopfschnecke 5, sondern auf den Trichter 4 ist ein Vorratsbehälter 6 aufgesetzt. In das obere offene Ende dieses Vorratsbehälters 6 gelangen die zerkleinerten voluminösen Polymerabfälle aus dem Zyklonabscheider 3.

Wie aus F i g. 1 in Verbindung mit F i g. 2 entnehmbar ist, besitzt der Trichter 4 an jeder Stelle seiner Höhe einen rechtwinkligen Querschnitt, der von den beiden planparallelen Wänden 7 und 8 und den beiden in Förderrichtung stetig konvergierenden Wänden 9 und 10 begrenzt wird. An die untere Öffnung des Trichters 4 schließt sich das nach oben offene Gehäuse 11 der Stopfschnecke 5 an. Das Eiuzugsteil der Stopfschnecke 5 erstreckt sich über den vollen Abstand zwischen den beiden planparallelen Wänden 7 und 8 des Trichters 4. Die Kompressionszone 12 der Stopfschnecke 5 befindet sich außerhalb des Trichters 4 und ist an den bezüglich seiner Achse rechtwinklig zur Stopfschnecke 5 angeordneten allgemein mit der Bezugszahl 13 bezeichneten Horizontalschneckenextruder angeschlossen.

Im Trichter 4 sind achsparallel zur Stopfschnecke 5 drei Rührwellen 14, 15 und 16 an den planparalielen Wänden 7 und 8 gelagert. An jeder der Rührwellen 14 bis 16 sind beispielsweise sechs Rührfinger 17 in Abständen befestigt, wobei dif Rührfinger aufeinanderfolgend einen Winkelversatz von 120° aufweisen.

Auch im Vorratsbehälter 6 sind drei Rührwellen 18,

Al Όό 401

19 und 20 drehbar gelagert, die mit entsprechend daran befestigten Rühriingern 21 ausgerüstet sind. Wie aus Fig.! hervorgeht, besitzen die Rührwellen 15, 16 und 18 bis 20 einen gemeinsamen Antriebsmotor 22 und sind untereinander durch nicht näher bezeichnete Kettentriebe kraftschlüssig verbunden. Die Kettentriebe sind so ausgelegt, daß sich die erwähnten Rührwellen mit gleicher Drehzahl und in gleicher Drehrichtung bewegen.

Die der Stopfschnecke 5 unmittelbar benachbarte Rührwelle 14 wird ebenfalls über einen Kettenantrieb direkt von der Stopfschnecke angetrieben, die ihrerseits über ein stufenloses Drehzahlwechselgetriebe 23 von einem Motor 24 angetrieben wird.

Die Rührfinger 17 und 21, die sich in Richtung ihrer freien Enden zur Vermeidung von Polymeransammlungen verjüngen, können als konisch ausgebildete Stifte kreisrunden Querschnitts ausgeführt sein. Sie können aber auch einen rechtwinkligen Querschnitt besitzen, der in Richtung auf ihre Enden hin abnimmt. on

F i g. 2 veranschaulicht, daß sich die in gestrichelten Linien angedeuteten Kreiswege der äußeren Enden der Rührfinger einerseits nicht überlappen und andererseits in der Nähe der benachbarten Wände befinden.

Wenn im Trichter 4 und ggf. im aufgesetzten Vorratsbehälter 6 eine Gegenstromtrocknung durchgeführt werden soll, sind die konvergierenden Wände 9 und 10 des Trichters in der Nähe ihrer unteren Enden mit Löchern oder Schlitzen 25 versehen, die über die Länge dieser Wände durchgehende Perforationsfelder bilden, welche parallel zur Stopfschnecke 5 verlaufen. Diese Perforationsfelder sind von außen durch Zuführungstaschen 26 abgedeckt, denen für die Gegenstromtrocknung benötigte Warmluft in der erforderlichen Menge zugeführt wird. Die Strömungsgeschwindigkeit der Warmluft im Aufgabetrichter hängt von der Anzahl der vorgesehenen Löcher bzw. Schlitze und von deren Querschnitten sowie von der zugeführten Luftmenge ab.

Der Horizontalschneckenextruder 13 besitzt im gezeichneten Beispiel sechs Heizzonen 27 bis 32, welche die Einstellung eines gewünschten Temperaturprofils über der Schneckenlänge gestatten. In den Heizzonen 30 und 31 befindet sich jeweils eine Entgasungsöffnung 33 und 34. Die aufsteigenden Gase und Dämpfe werden von einer darüber angeordneten Abzugshaube 35 aufgenommen und abgeführt. Am Ende des Horizontalschneckenextruders 13 befindet sich das Extruderwerkzeug 36, beispielsweise ein Bandspinnkopf.

Die Drehzahlen der Stopfschnecke 5 und der Schnekke des Horizontalschneckenextruders 13 müssen zur Sicherung eines kontinuierlichen störungsfreien Betriebes aufeinander abgestimmt sein. Hierfür kann eine einfach aufgebaute Regelung vorgesehen werden, bei welcher die Drehzahl der Stopfschnecke 5 nach Maßgabe der Ampereaufnahme der Schnecke des Horizontalschnekkenextruders 13 mit Hilfe des stufenlosen Drehzahlwechselgetriebes 23 eingestellt wird. Hierbei wird der Strommessungsimpuls unmittelbar dem Stellmotor des Drehzahlwechselgetriebes aufgeschaltet Auf diese ebenso wirkungsvolle wie einfache Weise wird die Beschickung des Horizontalschneckenextruders mit Hilfe der Stopfschnecke störungsfrei geregelt Die Bezugszahlen 37 und 38 in F i g. 2 bezeichnen den Antriebsmotor und das Getriebe für den Horizontalschneckenextruder 13.

Zwischen dem Antriebsmotor 22 und den davon angetriebenen Rührwellen 15,16 und 18 bis 20 kann ebenfalls ein stufenloses Drehzahlwechsclgetriebe angeordnet sein.

Die Betriebsweise des erfindungsgemäßen Stopfwerkes wird nachfolgend anhand eines Beispiels näher erläutert.

Beispiel I

Ein Gewölle aus Poly-f-Caprolactam mit einer Viskosität von r/rei = 2,5 bis 2,6. bestehend aus Anspinnabfällen, d. h. endlosen und unverstreckten Fäden, und Spulenabfällen von Spinnerei-Abzugsmaschinen, wurde in einer Menge von 150 kg/h einer Schneidmühle zugeführt und unter Verwendung eines Schneidsiebes mit einer Maschenweite von 25 mm zerkleinert. Das anfallende voluminöse daunenähnliche Zerkleinerungsgut hatte eine durchschnittliche Dichte von etwa 0,1 g/l. Das Zerkleinerungsgut wurde fortlaufend einem Trichter für eine Stopfschnecke pneumatisch zugeführt. Der Trichter hatte eine obere öffnung von etwa 600 · 650 mm. wobei sich das Öffnungsmaß von 650 mm stetig auf etwa den Durchmesser von etwa 160 mm des Einzugsteils der Stopfschnecke verringerte. Der Stopfschneckendurchmesser nahm in der Kompressionszone außerhalb des Trichters auf etwa 100 mm ab. Im Trichter waren drei übereinander angeordnete Rührwellen vorgesehen, an welchen jeweils sechs Finger von 6 mm Dicke, 20 mm Breite an der Rührwelle und 15 mm Breite am äußeren Ende gleichmäßig verteilt angeordnet waren. Die untere Rührwelle wurde mit einer Drehzahl von 30 min-' angetrieben, während die beiden oberen Rührwellen eine Drehzahl von 20 min-' aufwiesen. Die Antriebsdrehzahl der Stopfschnecke betrug fiOmin-'. Die Stopfschnecke förderte das verdichtete Zerkleinerungsgut über eine seitliche Aufgabeöffnung in einen Horizontalschneckenextruder, ohne daß Förderstörungen durch Brückenbildung im Einzugsbereich der Stopfschnecke auftraten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 angeordneten stehenden Trichter, der sich nach unten Patentansprüche: zu verjüngt in seinem unteren Bereich eine zum Extru dereinlaß führende Stopfschnecke und über der Stopf-

1. Stopfwerk zur Vorverdichtung zerkleinerter schnecke ein Rührwerk aufweist

voluminöser Polymerabfälle unterschiedlicher 5 Ein derartiges Stopfwerk ist aus der DE-OS 20 12 344

Struktur für einen Horizontalschneckenextruder bekannt

zum Wiederaufschmelzen der Polymerabfälle, mit In Produktionsanlagen der Chemiefaserindustrie faleinem senkrecht zur Schneckenextruderachse ange- len in den verschiedenen Verfahrensstufen in zum Teil ordneten stehenden Trichter, der sich nach unten zu erheblichen Mengen Abfallprodukte an, wie Polymerverjüngt in seinem unteren Bereich eine zum Extru- 10 brocken. Kabel, Gewölle, Anspinnabgänge, unverdereinlaß führende Stopfschnecke und über der streckte und verstreckte sowie zum Teil präparierte Fa-Stopfschnecke ein Rührwerk aufweist dadurch sern und Fäden, Ausschußspulen usw. Diese Abfallprogekennzeichnet, daß der Trichter (4) von dukte sind einerseits zu wertvoll um verworfen zu werrechtwinkJig aneinandergrenzenden Wänden gebil- den, andererseits verursacht ihre Beseitigung Kosten det ist wobei er über seine Höhe durchgehend zwei 15 und kann zu untolerierbaren Umweltbelastungen fühgegenüberliegende planparallele Wände (7, 8) und ren. Die Wiederaufarbeitung derartiger Abfallprodukte zwei gegenüberliegende in Förderrichtung stetig ist daher geboten. Auch bei der Herstellung von Kunstkonvergierende Wände (9, 10) aufweist an deren stoffolien fallen in erheblichem Umfang Produktionsabuntere Enden das nach oben offene Gehäuse (11) des fälle an, die der Aufarbeitung bedürfen,
sich zwischen den planparallelen Wänden und recht- 20 Für die Aufarbeitung von thermoplastischen Polywinklig dstzn erstreckenden Einzugteils der Stopf- merabfällen stehen Vorrichtungen zum Wiederaufschnecke (5) angeschlossen ist und daß das Rühr- schmelzen mit anschließender Filtration, Verformung werk aus mit gegenseitigen Abständen parallel zu- und Verfestigung der erhaltenen Polymerschmelze zur einander angeordneten Rührwellen (14, 15, 16) ge- Verfügung.

bildet ist die sich zwischen den planparallelen Wan- 25 Schwierigkeiten bereiten dabei insbesondere die erden achsparalfel zur Stopfschnecke erstrecken und wähnten voluminösen Pclymerabfälle der Chemiefaseran diesen Wänden gelagert sind Industrie, weil diese lach der erforderlichen Vorzerklei-

2. Stopfwerk nach Anspruch 1, dadurch gekenn- nerung nur ein Schüttgewicht von etwa 0,1 bis 0,15 kg/1 zeichnet daß auf den Trichter (4) ein Vorratsbehäl- besitzen, also von daunenähnlicher Struktur sind, was ter (6) unmittelbar aufgesetzt ist der über seine Hö- 30 ihre kontinuierliche Zuführung zum Aufschmelzaggrehe durchgehend einen gleichbleibenden der oberen gat d. h. zur Schneekenmaschine, problematisch macht Trichteröffnung entsprechenden Querschnitt auf- weil das Gut in die Extruderschnecken nur ungleichmäweist wobei im Vorratsbehälter auf seine Höhe ver- ßig eingezogen wird. Man hat daher schon Stopfschnekteiit mehrere Rührkellen (18,19,20) angeordnet und ken am Extrudereintrag vorgesehen, da die Schnitzel parallel zu den Rührwelleit (14, "5,16) im Trichter (4) 35 beim Siloaustrag zu Brückenbildungen führen können ausgerichtet sind. und damit Störungen in der Dosierung hervorrufen.

3. Stopfwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- Bei einem bekannten Stopfwerk (DE-OS 20 12 344) kennzeichnet daß an den Riihrwellen (14,15,16; 18, der eingangs bezeichneten Gattung ist eine vertikal an-19, 20) und rechtwinklig dazu sich zum freien Ende geordnete Stopfschnecke innerhalb eines im oberen Behin verjüngende Rührfinger (17, 21) befestigt sind, 40 reich konischen und im unteren Bereich zylindrischen wobei die Rührfinger zueinander versetzt angeord- Trichters vorgesehen, wobei oberhalb der Stopfschneknet sind und sich bei benachbarten Rührwellen in ke und innerhalb des konischen Trichterbereichs an der Projektionsrichtung der Rührwellen gesehen mit in- Stopfschneckenwelle sich damit drehende Arme eines ren äußeren Kreiswegen nicht überlappen, und daß Rührwerks angebracht sind. Bei diesem Stopfwerk werdie Rührfinger jeweils in der Nähe der benachbarten 45 den die Polymerabfälle jedoch nicht in einer die ge-Wände des Trichters (4) bzw. des Vorratsbehälters fürchtete Brückenbildung im Trichter verhindernden (6) enden. Weise durch das Rührwerk ausreichend aufgelockert

4. Stopfwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, Außerdem beschränkt sich der Einzugsbereich der dadurch gekennzeichnet, daß die beiden in Förder- Stopfschnecke auf die verhältnismäßig kleine Ringzone richtung konvergierenden Wände (9, 10) des Trich- 51 am Übergang zwischen dem konischen Bereich und ters (4) in der Nähe ihrer unteren Enden mit über dem zylindrischen Bereich des Ί richters, wodurch eine ihre Länge, parallel zur Stopfschnecke (5), sich Brückenbildung noch begünstigt wird,
durchgehend erstreckenden Perforationsfeldern (25) Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stopfversehen sind, die von außen durch Zuführungsta- werk zur Vorverdichtung zerkleinerter voluminöser Poschen (26) für Warmluft abgedeckt sind. 55 lymerabfälle bereitzustellen, das sich für eine breite Pa-

5. Stopfwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, lette chemisch unterschiedlicher thermoplastischer dadurch gekennzeichnet, daß die Stopfschnecke (5) Kunststoffe und deren Mischungen unabhängig von der ein Kompressionsverhältnis zwischen 1 :4 und 1 :5 Abfallart eignet, Brückenbildungen bei der Aufgabe der besitzt. Abfälle in den Horizontalschneckenextruder und damit

60 Förderstörungen im kontinuierlichen Betrieb sicher

verhindert und nur geringe InvestitionS' und Betriebs^

kosten erforderlich macht.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch ge-

Die Erfindung bezieht sich auf ein Stopfwerk zur Vor- löst, daß der Trichter von rechtwinklig aneinandergrenverdichtung zerkleinerter voluminöser Polymerabfälle 65 zenden Wänden gebildet ist, wobei er über seine Höhe unterschiedlicher Struktur für einen Horizontalschnek- durchgehend zwei gegenüberliegende planparallele kenextruder zum Wideraufschmelzen der Po'ymerab- Wände und zwei gegenüberliegende in Förderrichtung fälle, mit einem senkrecht zur Schneckenextruderachse stetig konvergierende Wände aufweist, an deren untere