BRPI0504034B1 - Dispositivo para a preparação de material sintético - Google Patents

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Helmut Bacher
Helmuth Schulz
Georg Wendelin
Klaus Feichtinger
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Erema
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Description

DISPOSITIVO PARA A PREPARAÇÃO DE MATERIAL SINTÉTICO O invento refere-se a um dispositivo para a preparação de material sintético, especialmente termoplástico, com um recipiente de recepção para o material a tratar, em cujo espaço interior estão previstas ferramentas dispostas num disco portador, que são acionadas através de um veio introduzido através do espaço interior, para rotação em torno do eixo, especialmente vertical, do veio, e com pelo menos um parafuso sem-fim para o transporte do material para fora do recipiente de recepção, apresentando a caixa do parafuso sem-fim uma abertura de carga, que está em ligação de fluxo com uma abertura de descarga do recipiente de recepção, a qual se encontra mais abaixo que o disco portador e que as ferramentas por ele suportadas, e estando previstas no recipiente de recepção, por debaixo do disco portador, outras ferramentas móveis, que transportam o material para a abertura de descarga.
Um dispositivo deste gênero, conhecido a partir da WO 00/74912 Al, deu muito bom resultado para a preparação de material sintético, especialmente termoplástico, constatando-se, contudo, que, por vezes, se verificava o encarceramento de substâncias voláteis, resultantes do material tratado, no espaço por debaixo do disco portador.
Nem sempre estas substâncias voláteis podem escapar elevando-se e saindo pela passagem anular existente entre o bordo do disco portador e a parede interior do recipiente de recepção, uma vez que é através desta passagem anular que o material a tratar passa de cima para baixo. É especialmente desagradável quando as substâncias voláteis são transportadas para fora do recipiente de recepção com o material tratado e entram no extrusor direta ou indiretamente ligado ao recipiente de recepção, uma vez que existe então o perigo, de no material extrusado existirem inclusões de gás de diferentes tipos, o que reduz consideravelmente a qualidade do material obtido a saída do extrusor. Este perigo também não pode ser totalmente evitado através de um dispositivo de desgaseificação geralmente previsto no extrusor. Para além disso, tais substâncias voláteis não são, desde o início, inevitáveis, uma vez que se trata de vapor de agua, produtos de dissociação do material tratado, partículas de agente de refrigeração gaseiformes ou evaporadas, vaporízadas etc..
Especialmente no caso de material sintético úmido introduzido no recipiente de recepção, podem ser consideráveis estas partes de substâncias voláteis. 0 invento tem por objetivo evitar estes inconvenientes, e manter, com poucos recursos, o material transportado através da abertura de descarga do recipiente de recepção, pelo menos essencialmente livre das referidas substâncias voláteis. 0 invento resolve este problema na medida em que o disco portador apresenta pelo menos uma abertura disposta próximo do eixo e próximo dos bordos das ferramentas a circular por inércia na rotação do disco portador, abertura essa que liga o espaço por cima dela com o espaço por debaixo dela. Através desta abertura, as substâncias voláteis que se encontram no espaço por debaixo do disco portador, ou que surgem somente aí, escapam-se, através do disco portador, para cima para o espaço acima deste, onde são inofensivas e de onde podem escapar igualmente. Resultou, aqui, de ensaios, que as aberturas dispostas próximo do eixo são mais eficazes, do que as aberturas dispostas distante do eixo. Estas aberturas dispostas distantes do eixo são conhecidas através da ΞΡ 625.373 A2 ou DE 28 44 164 A, servindo, contudo, aí para a passagem, de material fragmentado, do espaço acima do disco para o espaço por debaixo dele. Inversamente, as aberturas dispostas, de acordo com o presente invento, próximo dos bordos das ferramentas que correm na rotação do disco portador, aproveitam a aspiração causada pelas ferramentas em rotação para aspirar as referidas substâncias voláteis para fora do espaço por debaixo do disco portador.
De acordo com uma evolução do invento, é conveniente dotar pelo menos uma destas aberturas com paredes, que correm inclinadas na direção do eixo e do plano do disco portador. Isto provoca uma precipitação, através do disco portador, do material que se encontra no espaço por cima do disco. No âmbito do invento é possível obter um efeito semelhante através de uma cobertura prevista pelo menos para uma das aberturas, cobertura essa que cobre a abertura em seu redor, à exceção de uma abertura na direção do perímetro do disco portador. 0 tamanho das aberturas depende da quantidade das substâncias voláteis a remover. Através de ensaios verificou-se ser suficiente, dimensionar a área da secção transversal de todas as aberturas no máximo tão grande como a área da secção transversal de todos os parafusos sem-fim de um extrusor em ligação de fluxo com a abertura de descarga do recipiente de recepção.
Da descrição de exemplos de construção do objeto do invento, apresentados esquematícamente no desenho, resultam outras características e vantagens do invento. A Fig. 1 apresenta um corte vertical através de um primeiro exemplo de construção. A Fig. 2 apresenta uma vista de cima da Fig. 1, parcialmente em corte. A Fig. 3 apresenta axonometricamente o desenvolvimento de coberturas para as aberturas. A Fig. 4 apresenta um outro exemplo de construção em corte vertical. A Fig. 5 é uma vista de cima da Fig. 4, parcialmente em corte, e a Fig. 6 apresenta um detalhe em corte vertical através do disco portador, No caso da forma de construção de acordo com as Figs. 1 e 2, o dispositivo possui um recipiente de recepção 1 para o material sintético, especialmente termoplástico, a ser trabalhado, o qual é introduzido neste recipiente 1 por cima, através de um dispositivo de transporte, p. ex. uma cinta transportadora, não representada. 0 material sintético admitido pode ser previamente fragmentado e/ou previamente seco, 0 recipiente de recepção 1 é em forma de panela com paredes laterais 2 verticais e tem um fundo 3 plano com secção transversal circular. Um veio 4 trespassa, apoiado com empanque, o fundo 3 e possui um eixo 8 vertical, que coincide com o eixo do recipiente. 0 movimento rotativo do veio 4 é acionado através de um motor 5 com engrenagem 6 disposto por debaixo do fundo 3. No recipiente 1 estão ligados, de forma rotativa, com o veio 4, um rotor 7 e um disco portador 9 disposto por cima deste. 0 rotor 7 é formado por um bloco cilíndrico circular, cuja extensão axial é consideravelmente maior que a do disco portador 9 plano, cuja extensão radial é, contudo, consideravelmente menor que a do disco portador 9.
Deste modo, forma-se por debaixo do disco portador 9 um espaço 10 livre, que, através de uma passagem anular 11, está, para o material tratado, em livre ligação de fluxo com o espaço 26 do recipiente 1, que se encontra acima do disco portador 9, e que existe entre o perímetro do disco portador 9 e a parede lateral 2 do recipiente 1. Através desta passagem anular 11 livre, o material sintético pode sair do espaço 10. O disco portador 9 suporta, na sua superfície de cobertura, ferramentas 21 dispostas de forma fixa, as quais misturam e/ou fragmentam e/ou aquecem o material que se encontra no espaço 26 do recipiente 1. Para uma fragmentação eficaz, as ferramentas 21 estão dotadas de gumes 22, que podem ter uma curvatura ou uma inclinação no sentido oposto ao sentido da rotação do disco portador 9 (seta 23) (Fig. 2) , a fim de obter um corte de estiragem.
Na área, resulta, da rotação do disco portador através da influência das ferramentas 21, uma rotação da massa de material sintético introduzida no recipiente 1, subindo (setas 24) o material tratado ao longo da parede lateral 2 do recipiente 1 no espaço 26, voltando a cair (setas 25) na área do eixo do recipiente. A tromba de mistura assim existente tem o efeito de turbilhão sobre o material introduzido, de forma a atingir-se um bom efeito misturador. Uma pequena parte do material introduzido no recipiente 1, e aí necessariamente fragmentado, alcança, através da passagem anular 11, o espaço 10 que se encontra por debaixo do disco portador 9 e é aí trabalhado por outras ferramentas 12, fixadas de forma giratória ao rotor 7 através de cavilhas 13 verticais no sentido 14 do rotor 7, de forma a que estas ferramentas possam oscilar livremente em torno dos eixos das cavilhas 13. As extremidades livres das ferramentas 12 estão distanciadas da parede lateral 2 do recipiente 1. Estas outras ferramentas 12 originam, através do seu efeito de aspiração, uma mistura adicional e/ou fragmentação e/ou aquecimento do material que se encontra no espaço 10.
Através da força centrífuga exercida por estas ferramentas 12 sobre o material, o material é transportado para uma abertura de descarga 15 do recipiente 1, que se encontra à altura das ferramentas 12 adicionais, e que liga o espaço 10 do recipiente 1 com uma abertura de carga 27 de uma caixa do parafuso sem-fim 16, na qual está assente, de forma giratória, um parafuso sem-fim 17, que numa das suas extremidades frontais é acionado por um motor 18 com engrenagem 19 para um movimento rotativo e que na outra extremidade frontal comprime para a saída, por exemplo, através de uma cabeça de extrusor 20, o material sintético transportado. Pode tratar-se de um parafuso sem-fim simples ou de um parafuso sem-fim duplo. Tal como é visível, a caixa do parafuso sem-fim 16 está quase tangencialmente ligada ao recipiente, de forma a que se evitem desvios do material sintético plastificado através do parafuso sem-fim 16 na área da sua saída da caixa 16.
Em vez disso, o parafuso sem-fim 17 pode também ser um mero transportador de parafuso sem-fim, que transporta o material preparado no recipiente 1 para uma utilização posterior, p. ex. um extrusor.
Em funcionamento alcança-se, após um breve tempo de aquecimento, um estado de equilíbrio entre o material transportado pelo parafuso sem-fim e o material a entrar no espaço 10, por cima, através da passagem anular 11. Isto tem como consequência, ser muito improvável, que uma partícula de material sintético, introduzida no recipiente 1, entre na caixa do parafuso sem-fim 16, sem ter passado antes um tempo de espera suficiente no recipiente 1.
Garante-se, assim, um tratamento suficiente de todas as partículas de material sintético através das ferramentas 12, 21, de forma a que o material transportado pelo parafuso sem-fim 17 apresente uma estrutura pelo menos quase regular, especialmente no que se refere â temperatura e ao tamanho das partículas de material sintético. Quer isto dizer que o trabalho de plastificação a produzir pelo parafuso sem-fim 17 ou pelo parafuso do extrusor conectado, é comparativamente pequeno, de forma a que no trabalho de plastificação recaiam sobre o material sintético elevadas exigências térmicas extremas. 0 material sintético é assim poupado e a energia de acionamento para o parafuso sem-fim 17, nomeadamente para o parafuso sem-fim do extrusor, é consideravelmente economizada.
Tal como foi referido, o material introduzido no recipiente 1 não se encontra, em regra, totalmente seco e/ou apresenta impurezas, que na transformação no recipiente produzem substâncias voláteis, p. ex. vapor de água, produtos de dissociação do material tratado, agente de refrigeração vaporizado, substâncias voláteis provenientes de material de tingidura e/ou material de estampagem etc.. A fim de evitar, que estas substâncias voláteis se acumulem no espaço 10 por debaixo do disco portador 9, e impedindo assim a passagem de material tratado do espaço 26 para o espaço 10 e/ou que atinjam o interior da caixa do parafuso sem-fim 16, o disco portador 9 possui pelo menos uma, preferencialmente, contudo, várias aberturas 36, as quais ligam o espaço 26 acima do disco portador 9 como o espaço 10 que se encontra abaixo dele. Através destas aberturas 36, as substâncias voláteis fechadas no espaço 10 podem escapar-se para cima através do disco portador 9, saindo, assim, do recipiente 10 ou podendo ser expelidas por exemplo através de uma aspiração 34 (Fig. 4).
Estas aberturas podem ser formadas por perfurações circulares numa secção transversal. Pelo menos algumas destas aberturas 36 estão dispostas próximo do eixo 8 do recipiente 1, nomeadamente imediatamente por detrás das ferramentas 21, de forma a que as aberturas 36, vistas no sentido da rotação (seta 23) do disco portador 9, se encontrem contíguas aos bordos 37, nomeadamente às arestas das ferramentas 21 em movimento por inércia. A aspiração provocada pelas ferramentas 21 na sua rotação na aresta em movimento apoia a aspiração, para cima, das substancias voláteis através das aberturas 36. Os eixos das aberturas 36 podem encontrar-se na vertical, sendo, contudo, mais conveniente dispor estes eixos 38 (Fig. 6) de forma oblíqua, nomeadamente de modo a que fiquem inclinados tanto em relação ao plano da superfície de cobertura 39 do disco portador 9, como também em relação ao eixo do recipiente 8. A inclinação das paredes 40 das aberturas (ângulo a, Fig. 6) situa-se convenientemente entre os 30 e os 60°, preferencialmente a 45°. Esta inclinação é selecionada de forma a que a extremidade de carga 41 de cada abertura 36, vista no sentido da rotação do disco portador 9 (seta 23), se encontre mais â frente que a extremidade de descarga 42.
Também esta medida apoia o já referido efeito de aspiração e contraria a queda do material do espaço 26 através das aberturas 36 no espaço 10. É ainda conveniente, prover as aberturas ou, pelo menos, algumas das mesmas, com uma cobertura 28 (Fig. 3), que cubra a abertura 36 em seu redor, à exceção de uma abertura dirigida para fora, no sentido da rotação 43 do disco portador 9, ou uma abertura 35 direcionada radialmente (no que se refere ao eixo 8). 0 tamanho, i.e. a área da secção transversal das aberturas 36, depende da quantidade das substâncias voláteis a remover. Em regra, é suficiente, dimensionar a área da secção transversal de todas as aberturas 36 no máximo tão grande como a área da secção transversal de todos os parafusos sem-fim do extrusor, nomeadamente parafuso sem-fim 17, que está em ligação de fluxo com a abertura de descarga 15 do recipiente 1. A forma de construção de acordo com as Figs. 4 e 5 distingue-se daquela de acordo com as Figs. 1 e 2 principalmente pelo fato de as outras ferramentas 12 não estarem suspensas de forma oscilante, mas encontrarem-se, sim, de forma fixa num outro disco portador 21, cuja disposição ê coaxial em relação ao disco portador 9, e cujo movimento rotativo pode ser acionado através do mesmo veio 4. O rotor 7 pode ser, assim, concebido mais estreito ou ser suprimido como prolongamento do veio 4. Tal como no caso da forma de construção de acordo com as Figs. 1 e 2, as ferramentas inferiores 12 estão dispostas á altura da abertura de descarga 15 do recipiente 1, a fim de poder impelir eficazmente o material sintético tratado que se encontra no espaço 10 na abertura de carga 27 da caixa do parafuso sem-fim 16. É conveniente controlar a temperatura do material a tratar no recipiente 1. Para isso, tal como mostra a Fig. 4, está prévista, no espaço de corte 10 superior (acima do disco portador 9), uma unidade de medição de temperatura 30 e um dispositivo de refrigeração 33, podendo este último ser concebido como pulverizador de agente de refrigeração.
Pode ser previsto um dispositivo de medição 31 semelhante, nomeadamente uma conduta de alimentação de agente de refrigeração 32 semelhante (Fig. 5) para o espaço 10 que se encontra por debaixo do disco portador 9.
Tal como já foi referido, o transporte das substâncias voláteis entradas no espaço de corte 26 superior pode ser apoiado por uma aspiração. Para tal, como mostra a Fig. 4, pode ser previsto um dispositivo de aspiração 34 acima da tromba de mistura que se forma neste espaço de corte 26.

Claims (10)

1. Dispositivo para a preparação de material sintético, especialmente termoplástico, com um recipiente de recepção (1) para o material a tratar, em cujo espaço interior estão previstas ferramentas (21) montadas num disco portador (1), que são acionadas através de um veio (4) introduzido através do espaço interior, para rotação em torno do eixo (8), especialmente vertical, do veio (4), e com pelo menos um parafuso sem-fim (17) para o transporte do material para fora do recipiente de recepção (1), apresentando a caixa do parafuso sem-fim (16) uma abertura de carga (27), que está em ligação de fluxo com uma abertura de descarga (15) do recipiente de recepção (1) , que se encontra mais abaixo que o disco portador (9) e que as ferramentas (21) por ele suportadas, e estando previstas no recipiente de recepção (1) por debaixo do disco portador (9) outras ferramentas (12) móveis, que transportam o material para a abertura de descarga (15), caracterizado pelo fato do disco portador (9) apresentar, pelo menos, uma abertura (36) disposta próximo do eixo (8) e próximo dos bordos (37) das ferramentas (21) que circulam por inércia na rotação do disco portador (9), abertura essa que liga o espaço (26) acima do disco portador (9) com o espaço (10) abaixo dele.
2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de pelo menos uma das aberturas (36) ter paredes (40), que correm inclinadas em relação ao sentido do eixo (8) e ao plano do disco portador (9).
3. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de a pelo menos uma das aberturas (36) estar atribuída uma cobertura (28) , que cobre a abertura (36) em seu redor à exceção de uma abertura (35) em direção do perímetro (43) do disco portador (9).
4. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato das aberturas (36) possuírem uma secção transversal circular.
5. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3 ou 4, caracterizado pelo fato da área da secção transversal de todas as aberturas (36) ser, no máximo, tão grande como a área da secção transversal de todos os parafusos sem-fim (17) de um extrusor em ligação de fluxo com a abertura de descarga (15).
6. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4 ou 5, caracterizado pelo fato das outras ferramentas (12) que se encontram no espaço (10) por debaixo do disco portador (9) estarem suspensas, de forma oscilante, ao disco portador (9) ou ao veio (4) e/ou estarem fixas num outro disco portador (29) abaixo do disco portador (9).
7. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato das ferramentas (12) restantes serem concebidas como meros mecanismos de mistura ou como ferramentas de fragmentação com corte.
8. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caracterizado pelo fato de estar prevista para o espaço (26) acima do disco portador (9) uma unidade de medição de temperatura (30) e um dispositivo de refrigeração (33), especialmente um pulverizador de agente de refrigeração.
9. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caracterizado pelo fato de estar prevista para o espaço (10) abaixo do disco portador (9) uma unidade de medição de temperatura (31) e um dispositivo de refrigeração, especialmente um pulverizador de agente refrigerador (32).
10. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, caracterizado pelo fato de acima da tromba de material, provocada pelas ferramentas (21) em circulação no recipiente de recepção (1), estar previsto um dispositivo de aspiração (34) para a expulsão de substâncias voláteis.
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