Vorrichtung zur Eindickung und/oder Dosierung von Gemischen aus Flüssigkeiten und Festkörpern

Abstract

 Um bei einer Vorrichtung zur Eindickung und/oder Dosie­rung von Gemischen aus Flüssigkeiten und Festkörpern, insbesondere Kunststoffgranulaten, mit einem Einlauf (16,18), einer Trennvorrichtung (20,22) zur Abtrennung überschüssiger Flüssigkeitsanteile und einem Auslauf (34) eine selbstregu­lierende Betriebsweise zu ermöglichen, wird vorgeschla­gen, daß zwischen der Trennvorrichtung (20,22) und dem Auslauf (34) ein Siphon (28) angeordnet ist, dessen Fallrohr (30) eine größere Höhe aufweist als dessen Steigrohr (34).

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Eindickung und/oder Dosierung von Gemischen aus Flüssigkeiten und Festkörpern, insbesondere Kunststoffgranulaten, mit einem Einlauf, einer Trennvorrichtung zur Abtrennung überschüssiger Flüssigkeitsanteile und einem Auslauf.

[0002] Derartige Vorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt, um zum Beispiel ein Gemisch aus Wasser und Kunststoffgranulat einer nachgeschalteten Apparatur zur Abtrennung und Trocknung der Granulatkörper zuzu­führen und dabei gleichzeitig einen Teil des Wassers abzuscheiden. Hierbei wird das Gemisch über den Ein­lauf einer aus einer Siebfläche bestehenden Trennvor­richtung zugeführt und gelangt über den Auslauf zu der Trockenapparatur.

[0003] Die üblicherweise verwendeten Trockenapparaturen ver­fügen über einen oben angeordneten Einlauf, damit ihnen die von der Eindick- und Dosiervorrichtung kom­menden Gemische ohne weitere Hilfsmittel, insbesonde­ re ohne zusätzliche Fördervorrichtungen mechanischer Art, zugeführt werden können. Hierzu ist es jedoch notwendig, die Apparaturen in Bodensenken der Produk­tionsstätten aufzustellen, um für das Fließen der Ge­mische ein ausreichendes Gefälle zu gewährleisten.

[0004] Alternativ dazu sind Lösungen bekannt, bei denen die Apparaturen ebenerdig aufgestellt sind, wobei die Ge­mische dann mittels mechanischer Fördervorrichtungen entweder über einen unteren oder über einen oberen Einlauf in die Apparatur eingebracht werden. Die me­chanischen Fördermittel haben jedoch den Nachteil, daß sie zum einen störanfällig sind und außerdem em­pfindliche Granulate beschädigen können.

[0005] Die Verwendung von überströmten Siebflächen weist den Nachteil auf, daß der Eindickungsgrad des ab­gegebenen Gemisches Schwankungen unterworfen ist. Diese Schwankungen werden einerseits von veränder­lichen, der Vorrichtung zugeführten Volumenströmen hervorgerufen und rühren aber andererseits auch von Teilverstopfungen der überströmten Siebflächen her. Eine Abhilfe dieser Probleme wurde dadurch versucht, daß bei den bekannten Vorrichtungen über­dimensionierte, abdeckbare Siebflächen verwendet wurden und über eine Abdeckung von Teilflächen der Eindickgrad reguliert wurde. Eine solche Teilab­deckung der Siebflächen wird jedoch manuell vor­genommen, weshalb ständig Bedienungspersonal beim Betrieb der Vorrichtung anwesend sein muß.

[0006] Des weiteren ist wichtig, zu beachten, daß das Ver­hältnis von Festkörpern und Flüssigkeit so gewählt ist, daß zum einen genügend Flüssigkeit für den stö­rungsfreien Weitertransport des Granulats vorhanden ist, jedoch andererseits ein ausreichender Eindik­kungsgrad erreicht ist, damit die nachgeschaltete Trockenapparatur nicht überlastet wird bzw. damit in dem nachgeschalteten Trockner ein konstanter und ausreichender Trocknungsgrad des Granulats oder der Festkörper erreicht wird.

[0007] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die die vor­genannten Nachteile beseitigt, selbstregulierend arbeitet und eine Zuführung des Flüssigkeits-/Fest­körper-Gemisches an die nachfolgende Apparatur von unten zuläßt.

[0008] Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der ein­gangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch ge­löst, daß zwischen der Trennvorrichtung und dem Auslauf ein Siphon angeordnet ist, dessen Fallrohr eine größere Höhe aufweist als dessen Steigrohr. Die Trennvorrichtung kann hierbei in einem einfachen Überlauf bestehen, der jedoch vorzugsweise mit einem Siebteil kombiniert wird, um zu verhindern, daß Festkörper über den Überlauf aus dem Produk­tionsprozeß entfernt werden und damit verloren ge­hen.

[0009] Der wesentliche Punkt der vorliegenden Erfindung ist jedoch die Anordnung des Siphons zwischen der Trennvorrichtung und dem Auslauf, wodurch sich eine Vergleichmäßigung des Volumenstromes ergibt. Durch die größere Höhe des Fallrohres gegenüber dem Steigrohr des Siphons ist sichergestellt, daß durch den hydrostatischen Druck der Säule im Fall­rohr eine Einförderung des Gemisches in die nach­folgende Apparatur ohne Verwendung von mechanischen Fördermitteln erreicht werden kann.

[0010] Diese einfache Möglichkeit der Einförderung in nachfolgende Apparaturen von unten hat den großen Vorteil, daß in den Produktionsstätten ohne Zu­satzaufwand ein einheitliches Produktionsniveau eingehalten werden kann. Bei der sonst üblichen Einförderung von oben mußten die Granulattrockner zum Teil in in den Hallenboden eingelassenen Gruben aufgestellt werden, was zum einen die In­stallationskosten der Anlage wesentlich erhöht und zum anderen die Wartung der Anlage wesent­lich aufwendiger und damit kostspieliger macht.

[0011] Außerdem erreicht die vorgeschlagene Vorrichtung eine selbstregulierende Dosierung und/oder Ein­dickung des Gemisches, wodurch die Zufälligkei­ten der Regulierung in manuellem Betrieb ausge­schaltet werden.

[0012] Bei bevorzugten Vorrichtungen umfaßt die Trennvor­richtung ein dem Siebteil vorgeschaltetes Wehr. Die Anordnung dieses Wehr empfiehlt sich insbesondere dann, wenn für den Transportvorgang eine größere Flüssigkeitsmenge notwendig ist.

[0013] Eine größtmögliche Störunanfälligkeit wird dadurch erreicht, daß man die Höhendifferenz zwischen der Einlaufseite und der Auslaufseite des Siphons so wählt, daß die durch den hydrostatischen Druck der Flüssigkeitssäule im Fallrohr bedingte Strömungs­geschwindigkeit im Steigrohr größer ist als die Sinkgeschwindigkeit der im Gemisch enthaltenen Festkörperpartikel. Bei dieser Dimensionierung gehen selbstverständlich Partikeleigenschaften und Steigrohrquerschnitt mit in die Rechnung ein.

[0014] Für die Wartung und insbesondere die Reinigung der Vorrichtung ist es von Vorteil, wenn der Siphon teilbar ausgebildet ist, wobei das Fall­rohr mit dem Steigrohr über ein weiteres Siphon­teil verbunden ist, das an beiden Rohren mit Schnellverschlüssen befestigbar ist. Damit sind die gebogenen Teile der Rohrleitung von der Vorrichtung abnehmbar und können getrennt von der Vorrichtung gereinigt und kontrolliert werden. Die geraden Teile des Siphons verbleiben in der je­weiligen festmontierten Position und sind dort für die Wartung und Reinigung ausreichend gut zugänglich.

[0015] Vor allem bei der Verwendung der Vorrichtung zur Ein­dickung und Dosierung von Gemischen, bei denen das Gewichtsverhältnis von Festkörperpartikeln und Flüs­sigkeit sehr kritisch ist, empfiehlt es sich, eine Meßsonde zur Überwachung der Höhe der Flüssigkeits­säule im Fallrohr vorzusehen.

[0016] Das Signal der Meßsonde kann auf Über- und Unterschrei­tung eines vorbestimmten Niveaus der Flüssigkeits­säule verwendet werden. Im Falle der Unterschreitung ist es dann zweckmäßig, eine Flüssigkeitszuleitungs­vorrichtung mit Hilfe des Meßsondensignals zu aktivie­ren, um die für den störungsfreien Transport der Fest­körper notwendigen Flüssigkeitsanteile zu ergänzen.

[0017] Im Fall der Überschreitung einer vorgewählten Höhe der Flüssigkeitssäule bedeutet dies eine Störung anderer Art, nämlich die, daß die Trennvorrichtung auf der Einlaufseite des Siphons in der Funktion gestört ist, beispielsweise, daß das Sieb der Trennvorrichtung teilweise verstopft ist. In diesen Fällen sollte durch das Signal der Meßsonde ein Warn- und/oder Alarmgeber aktivierbar sein, der das Bedienungspersonal auf den Störungsfall in der Vorrichtung aufmerksam macht. Vorstellbar ist auch die vorgeschaltete Produktions­kette zu stoppen oder zu drosseln, bis der Störfall in der Vorrichtung behoben ist.

[0018] Eine einfache Möglichkeit zur Regulierung des maxima­len hydrostatischen Drucks der Flüssigkeitssäule im Fallrohr ergibt sich durch die Wahl unterschiedlicher Höhen des dem Siebteil vorgeschalteten Wehres. Da die Trennvorrichtung mit dem Siebteil und dem Wehr in der Regel gut zugänglich angeordnet ist, kann die Vorrich­ tung problemlos anderen Festkörper-/Flüssigkeits-Ge­mischen angepaßt werden. Damit kann - auf den Fest­körpertyp abgestimmt - die Strömungsgeschwindigkeit im Steigrohr vorgewählt werden, die für einen störungs­freien Betrieb der Vorrichtung notwendig ist. Dies bedeutet im wesentlichen, daß die Sinkgeschwindigkeit der im Steigrohr nach oben zu transportierenden Fest­stoffpartikel gleich oder kleiner sein muß als die Strömungsgeschwindigkeit im Steigrohr des Siphons.

[0019] Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:

Figur 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Eindick- und Dosiervorrichtung im Zusammen­hang mit einer Zentrifuge;

Figur 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung in Figur 1 und

Figur 3 eine geschnittene Teilansicht einer erfindungs­gemäßen Eindick- und/oder Dosiervorrichtung.

[0020] Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zur Eindickung und/oder Dosierung von Gemischen aus Flüssig­keiten und Festkörpern im Zusammenhang mit einer Trocken­apparatur in Form einer Zentrifuge 12. Die Eindick- und Dosiervorrichtung 10 sowie die Zentrifuge 12 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 14 montiert und bilden so eine bauliche Einheit.

[0021] Die Eindick- und Dosiervorrichtung 10 weist einlauf­seitig einen Flansch 16 auf, über den die Eindick­ und Dosiervorrichtung 10 an die im Produktionspro­zeß vorhergehende Anlage, in der Regel ein Granu­lator mit Kühlstrecke,angebaut werden kann.

[0022] Über die Durchtrittsöffnung des Flansches 16 wird das Gemisch aus Wasser und Kunststoffgranulat in einen Einlaufkasten 18 der Eindick- und Dosiervor­richtung 10 eingefördert. Der Einlaufkasten 18 be­findet sich dabei vorzugsweise in gleicher Höhe mit der im Produktionsprozeß vorangehenden Apparatur, so daß eine Übernahme des Gemisches aus Granulat und Flüssigkeit ohne Niveauanpassung stattfinden kann.

[0023] Der Einlaufkasten 18 umfaßt eine U-förmig gebogene Siebplatte 20, deren beide Schenkel sich zum Flansch 16 hin öffnen. Die Siebplatte 20 steht auf einer Bodenplatte 21 des Einlaufkastens 18 mit ihrem unge­lochten Bereich senkrecht auf, welcher ein Wehr 22 bildet, der die maximale Füllhöhe der Flüssigkeit im Einlaufkasten definiert. Überschüssige Flüssigkeit oder überschüssiges Wasser wird durch die Lochung in der Siebplatte zu einem Auslauf 24 geleitet, der gemeinsam für die Eindick- und Do­siervorrichtung 10 und die Zentrifuge 12 vorhanden ist.

[0024] In der Bodenplatte 21 ist ein Abflußtrichter 26 ein­gelassen, an den sich ein Siphon 28 anschließt.

[0025] Der Siphon 28 setzt sich im wesentlichen aus drei Teilen zusammen, einem Fallrohr 30, einem Verbin­dungsrohr 32 und einem Steigrohr 34. Das Fallrohr 30 kann einstückig mit dem Abflußtrichter 26 ausge­bildet sein und endet außerhalb des Gehäuses 14.

[0026] An seinem unten aus dem Gehäuse 14 hinausstehenden Teil trägt das Fallrohr 30 einen Befestigungsflansch 36, an den das Verbindungsrohr 32 mittels Schnell­verschlüssen 38 dichtend ankoppelbar ist. Das Verbin­dungsrohr 32 biegt im Anschluß an das Fallrohr 30 rechtwinkelig ab und verläuft in etwa parallel zum Boden des Gehäuses 14. An seinem anderen Ende weist das Verbindungsrohr 32 einen weiteren zur ersten Ab­biegung gleichsinnig abgebogenen Krümmer auf, der mit einem Verbindungsflansch 40 am unteren Ende des Steigrohres 34 über einen Schnellverschluß 41 dich­tend verbindbar ist.

[0027] Das Steigrohr 34 reicht mit seinem freien Ende bis in das Innere der Zentrifuge 12 hinein. Das Verbin­dungsrohr 32 wird vorzugsweise mit identischen Schnellverschlüssen 38, 41 ausgestattet, so daß bei der Montage des Verbindungsrohres 32 an dem Fall­rohr 30 und dem Steigrohr 34 nicht auf eine bestimm­te Orientierung geachtet werden muß.

[0028] Die Zentrifuge 12 ist mit einem Antriebsmotor 44 aus­gestattet, der an einem oberen Deckel 46 montiert ist. Von dem Motor 44 ragt seine Antriebswelle 48 durch den Deckel 46 in das Innere der Zentrifuge 12 hinein. An dem freien Ende der Antriebswelle 48 ist ein hängend gelagerter Rotor 50 drehfest gehalten, dessen Aufbau in den Figuren 1 und 2 nur schematisch angegeben ist. Der Rotor besteht im wesentlichen aus einer konisch ausgebildeten Siebplatte im nach unten weisenden Teil, an den sich ein Austragbereich nach oben, d.h. in Richtung zur Erweiterung des Rotors 50 anschließt und der in einen Austragkanal 52 mündet. Der Austragkanal 52 weist in Tangentialrichtung einen Austragstutzen 54 auf, über den die Granulatkörper aus der Zentrifuge hinaus transportiert werden.

[0029] Das Gehäuse 14 bildet zusammen mit einem weiteren Bodenteil 56 eine Sammelkammer für das in der Zentri­fuge von den Granulatkörpern entfernte Wasser und ist mit dem Abfluß 24 verbunden.

[0030] In Figur 3 ist eine andere Version des Einlaufkastens 18 gezeigt, bei dem statt der im wesentlichen ebenen Bodenplatte 21 mit dem Abflußtrichter 26 ein Sieb­boden 58 eingesetzt ist, der eine nach unten konisch zulaufende Form aufweist. Das untere Ende des Sieb­bodens 58 mündet dann in einen Abflußtrichter 26, der mit dem oberen Ende des Fallrohres 30 verbunden ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist für den Einlauf­kasten 18 ein gesonderter Abfluß 24′ für das über den Siebboden 58 abgesonderte Transport- und Kühlwas­ser der Granulatkörper vorhanden. Am Fallrohr 30 ist benachbart zum Abflußtrichter 26 eine Meßsonde 60 an­geordnet, die den hydrostatischen Druck in dem Fall­rohr 30 und dem Abflußtrichter 26 laufend mißt und ein entsprechendes Signal erzeugt. Dieses Signal wird von einer nicht gezeigten Auswerteschaltung auf einen vorgegebenen Wert geprüft und bei zu niedrigem Flüs­sigkeitsniveau wird eine oberhalb des Abflußtrich­ters 26 angeordnete Zuflußleitung 62 mit einem Ventil 64 aktiviert, über die der Flüssigkeitspegel im Ab­flußtrichter 26 und dem Fallrohr 30 auf einen Wert an­gehoben wird, der sicherstellt, daß über die Druck­differenz im Fall- und Steigrohr eine Strömungsgeschwin­digkeit im Steigrohr des Siphons 28 aufrecht erhalten wird, die größer oder gleich ist der Sinkgeschwindig­keit der im Steigrohr nach oben zu transportierenden Festkörperpartikel.

[0031] Im folgenden sei noch kurz die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Eindick- und/oder Dosiervorrich­tung beschrieben:

[0032] Ein beispielsweise aus Wasser und einem Kunststoff­granulat bestehendes Gemisch wird über den Flansch 16 in den Einlaufkasten 18 kontinuierlich zugeführt. Solange die Menge des zugeführten Gemisches ständig abfließt und sich so ein Flüssigkeitsspiegel unter­halb dem oberen Rand des Wehres 22 ergibt, wird kein überschüssiges Wasser durch die Siebplatte 20 abge­trennt. In diesem all ist. der zugeführte Volumen­strom nicht größer als der Volumenstrom, der sich im Siphon 28 aufgrund der hydrostatischen Druckdif­ferenz zwischen dem Niveau im Fallrohr 30 und im Steigrohr 34 einstellt. Bei dem Volumenstrom, der an der unteren Grenze der Auslegung der Anlage, hier insbesondere bezogen auf den Rohrquerschnitt des Siphons sich befindet, kann es vorkommen, daß die Strömungsgeschwindigkeit im Steigrohr zu klein wird. In diesem Fall empfiehlt es sich, eine Niveauregu­lierung, wie sie in Figur 3 gezeigt ist, einzusetzen, um durch einen Zusatz von Transportflüssigkeit, im vorliegenden Beispiel Wasser, das Flüssigkeits­niveau im Fallrohr 30 anzuheben und damit die erfor­derliche Strömungsgeschwindigkeit im Steigrohr 34 zu gewährleisten. Das Flüssigkeitsniveau wird in diesem Fall durch die Meßsonde 60 im Fallrohr 30 gemessen, die beispielsweise ein Druckaufnehmer ist. Das Signal der Meßsonde 60 wird zur Steuerung des Ventils 64 oder aber alternativ zum Betreiben einer Pumpe verwendet.

[0033] Wenn der zugeführte Volumenstrom so groß ist, daß das Niveau des Gemisches im Einlaufkasten 18 über die obere Kante des Wehres 22 ansteigt, so fließt die überschüssige Flüssigkeit durch die Siebplatte 20 ab. Die Fläche der Siebplatte 20 ist so zu be­messen, daß nur ein mäßiger Anstieg des Niveaus des Gemisches über das Wehr 22 hinaus erfolgen kann. Sollte trotzdem ein unerwünschter, übermäßiger An­stieg des Gemisches aus Festkörper und Flüssigkeit in dem Einlaufkasten 18 erfolgen, so kann das von der Meßsonde 60 abgegebene Meßsignal dazu benutzt werden, einen Alarm auszulösen oder aber unter Um­ständen auch die Zufuhr zu der Eindick- und/oder Do­siervorrichtung 10 zu drosseln oder zu stoppen. Der übermäßige Anstieg kann beispielsweise auf eine nicht vorhersehbare Erhöhung des Gemischstromes oder aber aus einer Verstopfung der Siebplatte 20 resultieren.

[0034] Während die Siebplatte 20 vertikal in dem Einlaufka­sten 18 eingesetzt ist, bildet der Siebboden 58 mit der Horizontalen einen Winkel von ungefähr 45°. Eine solche oder ähnlich geneigte Ausführung der Siebfläche des Einlaufkastens hat den Vorteil, daß bei einem zu­nehmenden Niveauanstieg des Gemisches im Einlaufkasten die Siebfläche ständig größer wird, wodurch ein über­mäßiges Ansteigen des Niveaus des Gemisches im Ein­laufkasten 18 verhindert wird.

[0035] Bei Eindick- und Dosiervorrichtungen 10, die häufig unter wechselnden Bedingungen eingesetzt werden, em­pfiehlt es sich, das Wehr 22 höhenverstellbar zu ge­stalten, so daß hierdurch bereits eine Anpassung an die veränderten Gegebenheiten möglich ist. Ebenso kann die Siebplatte 20 oder auch der Siebboden 58 austauschbar und/oder aus Teilstücken zusammenge­setzt sein. Insbesondere bei dem Siebboden 58 kann vorgesehen sein, daß Teile der Siebbodenfläche mit Blenden, beispielsweise in Ringform, abgedeckt wer­den können, um so zu einer Grundeinstellung des Abtrennungs- und Eindickungsgrades im Einlaufkasten zu kommen.

[0036] Bevorzugte Gewichtsverhältnisse von Wasser : Kunst­stoffgranulat liegen im Bereich von 1:1.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Eindickung und/oder Dosierung von Gemischen aus Flüssigkeiten und Festkörpern, ins­besondere Kunststoffgranulaten, mit einem Einlauf (16, 18), einer Trennvorrichtung (20; 22) zur Ab­trennung,überschüssiger Flüssigkeitsanteile und einem Auslauf (34), dadurch gekenn­zeichnet, daß zwischen der Trennvorrich­tung und dem Auslauf ein Siphon (28) angeordnet ist, dessen Fallrohr (30) eine größere Höhe auf­weist als dessen Steigrohr (34).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß die Trennvorrichtung ein Siebteil (20; 58) umfaßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­net, daß das Siebteil (58) eine nach oben hin größer werdende Siebfläche aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Trennvorrichtung ein dem Sieb­teil (20; 58) vorgeschaltetes Wehr (22) umfaßt.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhendif­ferenz zwischen der Einlaufseite und der Auslauf­seite des Siphons (28) so gewählt ist, daß die durch die Druckdifferenz der Flüssigkeitssäulen im Fallrohr (30) und im Steigrohr (34) bedingte Strömungsgeschwindigkeit im Steigrohr (34) größer oder gleich der Sinkgeschwindigkeit der im Gemisch enthaltenen Festkörper ist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der voranste­henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Siphon (28) teilbar ausgebildet ist, wobei ein das Fallrohr (30) mit dem Steigrohr (34) verbindender Siphonteil (32) vorzugsweise mit Schnellverschlüs­sen (38, 41) an diesen befestigbar ist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der voranste­henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Siphon (28) eine Meßsonde (60) zur Überwachung der Höhe der Flüssigkeitssäule im Fallrohr (30) um­faßt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­net, daß eine Flüssigkeitszuleitvorrichtung (62) vorhanden ist, die im Falle der Unterschreitung einer vorbestimmten Höhe der Flüssigkeitssäule aktivierbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Warn- und/oder Alarmgeber vorhanden ist, der durch das Signal der Meßsonde (60) aktivierbar ist, wenn eine vorgewählte Höhe der Flüssigkeitssäule über­schritten wird.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprü­che 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Wehr (22) in seiner Höhe verstellbar ist.

Zeichnung