CN1349450A - 塑料材料,最好是聚酯类材料的连续回收装置 - Google Patents
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Abstract
一种连续回收塑料,最好是聚酯类的装置,它有容纳材料的第一容室(2),在该室设有转动的工具(9),其作用为粉碎及/或混合材料。预处理过的材料从此容室(2)经过一真空密封可关闭的通道(18)输送至第二容室(19),该室内部可抽真空。此外,在此第二容室(19)内同样设有运动的工具(22),用以处理材料。此材料通过一螺杆(30)从第二容室(19)送出。另一螺杆(15)支承在通道(18)内,并且此螺杆的螺纹可将材料从第一容室(2)运送到第二容室(19)。在这另一螺杆(15)的螺纹(52)与第二容室(19)之间,在通道(18)内,至少设有一个处于被输送的材料流内的阻塞元件(39)。这样,在该装置连续工作时第二容室(19)的完全真空密封成为可能。
Description
本发明涉及一种连续回收塑料,最好是聚酯类的装置,它包含有容纳该材料的第一容室,其内设有可移动的工具,用以粉碎和混合该材料,且处理过的材料可经由一真空密封可关闭的通道输送至第二容室,第二容室的内部也连接一个抽真空装置,并且其内也设有可移动的工具,用以处理该材料,其中该料由一螺杆从第二容室送出。
前面所描述的类型的装置是已知的(奥地利专利AT 396,900B)。在此种装置中,材料在第一容室内加以粉碎和混合,并由回旋的工具压入通向第二容室的通道内。第二容室是抽真空的,以保护在受热状态时对于空气进入相当敏感的材料,并且可缩短干燥时间。在该通道内流向第二容室的预处理过的合成塑料虽然在很大程度上起着密封作用,但也无法完全阻止空气流从第一容室流至第二容室。虽然可以在该通道内设置一个封闭装置使第二容室完全处于密封状态,但是若如此,此装置将无法维持连续性运转。
本发明的目的在改进前述提及的类型的装置,以使其可以连续运转,同时能对第二容室保有足够的真空密封度。因此该被处理的材料能够得到保护,特别是能够尽可能地防止分子链的劣化。本发明达到此目标的方式是在通道内设置一根螺杆,此螺杆的螺纹可将该材料自第一容室输送至第二容室,其中在该螺纹与第二容室之间至少设有一个阻塞元件,该元件位于该通道内,且在被输送的材料流中。此阻塞元件可在该塑料内造成强化的压缩区域,其足以达到真空密封,而不会阻碍该装置的连续运转。
在一个把两个在已处理的材料流方向上前后排列的室连接在一起的通道内设置一个螺杆本身是已知的(ATE 128.898T)。然而在此种装置内,第二腔室并未抽真空,而且该装置无法连续运转,因为该螺杆仅会在第一腔室内达到预定的材料条件时才会运行。因此,使用此种已知的装置,将无法有效地处理对于空气敏感的材料,特别是聚酯类材料。
在本发明的范围内,如果该螺杆是一种聚结的螺杆,则可以得到特别的好处,因为以此种方式,可以得到良好品质的高度敏感的结块的塑料,特别是聚酯类。和将材料进行塑化的装置相比较,使用此种烧结装置需要输入至少是以预先粉碎过的形态送入至聚结的螺杆罩壳吸入孔口内的应处理塑料的能量是仅使塑料材料的颗粒易于块结,而未塑化。因此,可以说塑料的颗粒互相粘结在一起,或者说塑料被块结在一起,因此此材料将会以最可能的松散形态送入第二容室内。
如同已知的,在聚结的螺杆中,其有效螺杆长度与螺杆的标称直径的比值小于16。在本发明的范围内,此比值特别有利的数值在4.5和12之间。就烧结螺杆的“有效长度”而言,可以理解为该段距离是指位于该螺杆出口侧末端与位在此末端旁材料供给至螺杆罩壳内的吸入孔口的区域之间的距离。此外,在聚结螺杆中,输送区域(即位在材料出口附近的区域)的螺纹切割得比塑化螺杆的深。在后者内,螺纹的深度与螺杆外径的比值通常约为0.05至0.08,而在聚结螺杆中,此比值一般大约在0.1至0.12之间。
按照本发明的精神,可以用不同的方法制做结构简单的阻塞元件:根据本发明的一优选实施例,该阻塞元件是由螺纹构成,而其螺旋的方向是与该螺杆的螺纹相反。因此这一反向螺纹具有运送的作用,但与螺杆的运送作用反向,而能为后者所抵消。以此种方式,该被处理过的材料会阻塞在此反向螺杆的区域内。上述作用可以下述一种简单的结构方式实现一沿通道的轴向方向测量一该螺杆比反向螺纹为长,且/或该螺杆的螺纹切割得比反向螺纹的深。此阻塞元件在本发明范围内的另一种特别有利的结构是,该阻塞元件是由一个具有肋部的构件构成,该肋部横跨,特别是垂直于该材料的流动方向设置。这种构件可以类似的方式阻塞由该螺杆所输送的材料,特别是如果设置有二道或多道肋部时。为能得到有利的流动状况,在材料流动方向上至少设置前后两道有修园剖面的肋部较为适宜。
已提到的反向螺纹可由各自的驱动装置转动,以便得到所需的输送方向(与该螺杆的输送方向相反)。但是,在本发明的范围内,只要反向作用的反向螺杆的螺纹仅作相对应的调整,该阻塞元件可以连接至该螺杆上,以便与之共同转动,这样可以省掉各自的驱动装置。具有肋部的阻塞元件可以固定地设置在该通道内,但是最好该阻塞元件也是可以转动的,特别是通过与该螺杆的旋转式连接,因为以此方式,将不需要将该阻塞元件抵靠在通道壁部上。
此阻塞元件最好在其出口侧末端上呈锥状,以便收集沿其周边或沿着螺纹流动的材料。如果该通道和第二容室的侧壁呈偏心连接,如果需要,可以是切线方式连接,则本发明范围内的特别适合的实施形式是,阻塞元件的锥状轮廓和通道连接之区域内的第二容室的侧壁的轮廓基本相同。这可确保材料被回旋工具加以回旋转动的第二容室的内壁上的状况能尽可能平顺。如此所形成的混合旋涡不会被此种结构所破坏。
出于组装和维修考虑,将阻塞元件设置在一个其本身构成该通道一部分的罩壳构件内,而该罩壳构件可拆卸,但却密封的构形较为合适。为了承受发生在该通道区域内的高压力,此压力会达到300巴或更高,而不会造成损耗,采用此种紧密封连接是必要的。如果阻塞元件是由设有肋部的构件构成,则其适合将此聚结螺杆的螺纹切割成自径向方向测量时比位于该阻塞元件的肋部周边与该通道内壁之间的间隙的最小尺寸要大。可以看出,此阻塞元件并不一定要相对于该通道的轴线呈径向对称,而是也可以呈齿轮形状,而材料主要是经由齿间隙穿过此阻塞元件的。
如已经提过的,某些要加以回收的材料,特别是聚酯类,在受热时对于湿气是很敏感的。为能避免此种材料在该第一容室内处理受到损害,在本发明的范围内,第一容室也可真空密封关闭,并且可连接到真空装置上。此容室的进料口的密封式关闭可通过一个主要是连续工作的闸门,例如多孔式轮闸门实现的,以使得该容室得以连续进料。
通常那些将材料从第二容室送出的螺杆的罩壳上的吸入孔口至少大致设置在此容室内回旋工具的高度处,以便能最佳地利用由这些工具作用到该材料上的离心力,以及由这些工具施加到材料上的压抹式压入作用。但是在此实施例中,在本发明的范围内,该通道在第二容室内的入口的设置比此容室的底部区域内绕着至少一个垂直轴线作回旋运动的工具的运行轨道要高为宜。这可避免尚未完全在第一容室预处理完的材料颗粒在进入第二容室时,立即被回旋工具推入输出螺杆的罩壳内,而使得该颗粒留在第二容纳室内时间不够长。但是由于要充分干燥潮湿的颗粒或含有水气的颗粒,希望这些材料颗粒能够在第二容室内留存一定的时间。此种将吸入孔口设置在第二容室内较高位置的作用在于进入第二容室内的材料会随着由该工具在该容室内回旋所造成的材料流而移动。此材料流的作用会使该颗粒沿着容室的侧壁上升,因此进入此容室的颗粒会先被带动向上移动,而仅有在其之后-经过一段驻留时间后-才能到达输送螺杆的吸入孔口区域处。这可满足在高温及真空下将尽可能松散的颗粒在第二容室内尽可能保持长的时间的愿望。在本发明的精神内,如果除了在第二容室的底部区域内回旋的工具以外,还有另外的工具,特别是撞击元件,最好是同轴设置,且它们的轨道比容室底部区域内的工具的轨道要高,则对进入第二容室的部分已块结的颗粒的粉碎作用是特别有利的。这些另外的工具的轨道设在第二容室通道的入口的同高处。
本发明的其它特点及优点可以从显示在图中的本发明主题的具体
实施例的说明中得知。
图1表示沿图2中线I-I所取的本发明装置的垂直剖面图。
图2则表示沿图1中线II-II所取的剖面图。
图3显示出形式为反向螺纹的堵塞元件的放大水平剖面。
图4则是以类似的方式显示出其变化设计。
在图1、2和3中所示的实施例中,要加以处理的材料,例如聚酯类材料,但是在有些情形中也可能是聚酰胺和其它对于水气敏感的塑料,或是对于氧气敏感的材料,经由一进料漏斗1送入第一容室2内,该容室旋转对称于一条垂直的轴线,且具有平坦的水平底部3和垂直的侧壁4。为能在真空的情形下在容室2内处理该材料,吸入孔口5可以由一封闭闸门55进行真空密封关闭。抽真空装置6将容室2抽真空,真空装置上的真空泵经由管线7连接至容室2上。安装在碟盘8上的工具9可在该容室的底部区域内绕着该容室的垂直轴线回旋,该轴由马达11经由轴10驱动而旋转。轴10与容室2的底部3相交,且由密封件12进行真空密封。在容室2的侧壁4上设有一开孔13,经由此孔可将在容室2内处理过的材料送至螺杆15的罩壳14内。在此,回旋工具9对在容室2内的材料所施加的离心力得到充分的利用,此外,工具9也会以一种压抹(Spatula)般的方式将材料压入开孔13内。螺杆15设计成一种聚结螺杆是合适的,但不是必须的,亦即说输送区域,也就是在罩壳14的入口区域,螺杆螺距52的深度大于一般的塑化螺杆,并且聚结螺杆的有效长度与其标称直径间之比小于16,最好此比值在4.5与12之间。在所示的实施例中,此比值约为6.6。如图2所示,螺杆15的核心直径在沿着输送方向上连续地增加,至少在其轴向长度中的一部分是这样的,因此螺纹52的深度在该方向上会逐渐减少,以便增加施加在由此螺杆沿着输送方向运送的材料上的压力。此螺杆是由马达16经由齿轮装置17驱动,绕其轴线作旋转运动。螺杆的罩壳14构成一个通道18,经此通道该材料被螺杆15从第一容室2运送至第二容室19。通道18的入口20设置在容室19的垂直侧壁21上,构成了已预处理过的材料的进入开孔,该入口20要比设置在第二容室19内绕着垂直轴线回旋的工具22的轨道要高。这些工具是以类似于第一容室2内的方式安装在碟盘23上,该盘是经由与容室19之底部24相交的轴25由马达26驱动作旋转运动的。密封件27以真空密封的方式在轴25和底部24之间进行被密封。也能在真空下在容室19内处理该材料,此容室19也可被抽真空,为此设置了抽真空装置28,其真空泵是通过管线29连接到容室19。
将已处理过的材料从第二容室19内排出是由以切线方式连接在此容室上的螺杆30完成的。而该材料则是被工具22施加到材料上的离心力经由孔口32从容室19压挤进入螺杆的罩壳31内的。如同在容室2内的情形一样,在此其压入动作也可由工具22的压抹动作而增强,为此,在工具9、22上均各设置作动边缘33(图2),该边缘在径向方向上与回旋的方向(箭头34)相反的方向有角度偏差。螺杆30是由马达36经由齿轮装置35驱动的。其罩壳31在其外侧上适当地设有电阻加热装置37,以便能将被螺杆30运送的材料保持在所需的温度上。螺杆30的输送方向由箭头38标示。
在螺杆15靠近入口20的末端处,在通道18内设有一个阻塞元件39,它可阻塞由螺杆15送来的材料,这样,可在沿该阻塞元件39的轴向长度上提高对该材料的压力。该轴向长度和螺杆15的轴向长度相比要小,在所示的范例中,它相当于后者的八分之一。此一作用在该材料上的增大压力会使该通道18能可靠地真空密封,因此,当第一容室2内部的真空无论因为何原因而被取消时,第二容室19内的真空仍保持不变。在处理受热时对于水气和氧气相当敏的塑料,例如聚酯类或是聚酰胺,例如为了形成聚结物时,要保持容室19内部的最佳工作状况是重要的。
在图1至3中所示的实施例中,阻塞元件39是由设置在构成螺杆15之构件的出口末端处的螺纹40构成,因此,此螺纹与螺杆15是一整体,但是其螺纹的方向与螺杆15的螺纹方向相反。因此当螺杆15旋转时,螺纹40将材料朝着罩壳14的开孔13输送,也就是朝着与螺杆15的输送方向相反的方向。然而,由于螺杆15的轴向长度比阻塞元件39的轴向长度要长许多,从而使得螺纹40的输送作用被螺杆15的输送作用所抵消,但是前者的输送作用增加了对位于阻塞元件39区域内的材料上的压力。如此被进一步压缩的材料沿着螺纹40朝通道18的入口20推压,或者当这些螺纹的外径,如图3所示,比螺杆15的螺纹52小时,该材料会被推挤越过螺纹40,也就是说该螺纹40被“跨过”。另一种方式是,如果这二个螺纹也具有相同的外径,则罩壳14的内径在阻塞元件39的区域内的部分可相对应地增大,但是从制造角度考虑,前一种方式是较佳的。
可以将阻塞元件39制成与螺杆15分开的构件,而由阻塞元件自身的驱动装置来转动,例如以一根与螺杆15之核心相交的轴向杆来驱动,而该螺杆的核心则形成为一根中空的轴。但是如果阻塞元件39与螺杆15形成为一体,或者是一个与螺杆15分开,但是却与它连接成共同转动的构件,则制作所需功夫就少很多。后一种形式的优点在于作为阻塞元件39的一个承受极大应力的构件可以各个更换,特别是在维修或零件更替时。为能简化这类工作,罩壳14中围绕阻塞元件39的部分也可以由单个构件41(图3)构成,它与罩壳14的其余部分可以拆卸,但又是密封连接。由于力求气密式封合,同时也因为通道18内所产生的高压力(高达300巴或更高)能被承受而不会在连接处发生泄漏,因此密封式连接是必要的。
如图3中所示,阻塞元件39中与通道18之入口20相邻接的前方末端是呈锥体状的。此锥体部51的功用在于,一方面可以在其周边区域收聚通过阻塞元件39的材料,另一方面则是其外形可与容室19之侧壁21的形状相匹配。它所形成的优点在于烧结的颗粒可以保持相当的小,而塑料被工具驱动绕容室轴线转动的回转运动在入口20区域处会受到尽可能少的阻扰。
图4显示出一种构形。在此,阻塞元件39是由一个连接至螺杆15的前端的构件42构成,此构件具有两个肋部43,沿着被输送的材料的流动方向设置,它具有圆滑的外形,这些肋部的最大直径比罩壳14或是其与它相连的部件41的内径稍小些。此阻塞元件39可阻塞流过其外侧周边的塑料,因此而压缩该材料,从而得到真空密封的效果。阻塞元件39的锥体部51具有图3中所说明的一样功效。
另一种构形是将至少一个横跨螺杆15的轴向方向设置的阻塞碟作为阻塞元件39使用。
如图1中所示,该通道的开口20位于容室19内的工具22的轨道的上方的一段距离。因此可以避免从通道18之入口20出来的材料颗粒被回旋工具22直接送入排放螺杆30的罩壳31的吸入孔口32内,而使该颗粒无法在容室19内待够长的时间来做充分的干燥。而是自入口20排放出来的颗粒会被材料流带动沿着容室19的侧壁21上升,并且被送到该容室的内部(见图1中的箭头44)。因此在容室19内得到了所希望的颗粒旋涡。如果在工具22的上方的一段距离内加设另外的回旋工具45,其型式最好是撞击式元件,最好是位在通道18的入口20的高度处,这另外的工具是由轴25向上延伸的延伸部经由一承载星盘46加以驱动,则这一效果可进一步增强。
同样的,螺杆15的罩壳14或者容纳该阻塞元件39的罩壳部件41上可以设有加热装置48,其型式最好是电阻加热。但是最好是能够将螺杆15与设置在其前端而作为阻塞元件39的构件加以冷却,因为这些元件要承受高应力,因此会受到热的作用。为此,螺杆15的芯部,以及如果有需要的话构件42等均具有一个中心孔49(图3),可供冷却管线47伸入其内。其冷却可由热传油、冷却水或空气进行。通过对这些冷却及或加热装置48、37进行恒温控制可以将螺杆15、30、阻塞元件39以及由这些元件所输送的材料所需的温度保持为固定。
设在第二容室19出口处的螺杆30可以是一种挤压螺杆,但是如果需要,它也可以仅是一根输送螺杆,用来将该材料输送至另一个处理站或是输送至一个要使用该材料的地方。在此螺杆30的罩壳31内可以适当地设置除气装置(未显示)。
特别有利的是将螺杆30的罩壳31与第二容室19以相切方式连接,因为按照此种方式,马达36和其上设置有材料出口的构件50(图2)可以设置在罩壳31的相对末端处。这可以避免将排放孔设置在罩壳31的侧边,因为这样需要将材料进行导向,从而造成功率损耗。但是,假若需要,该罩壳31当然也可以和容室19径向,或者偏心连接,同样也可以如同图2中所示不是以切线方式将螺杆15的罩壳14连接到第一容室2上,而是以径向或是偏心方式与容室2连接。
Claims (20)
1.一种用以连续回收合成塑料,最好是聚酯类的装置,该装置包含有用以容纳材料的第一容室,在该容室内设有可运动的工具,用以粉碎和/或混合该材料,并且已处理过的材料可从该室经过一真空密封的通道输送至一个第二容室,该第二容室的内室和一个抽真空装置连接,并且在该室也有可运动的工具,用以处理材料,其中该材料由一螺杆从第二容室送出,其特征在于,在通道(18)内支承着一个螺杆(15),该螺杆的螺纹(52)将材料从第一容室(2)运送至第二容室(19),其中在螺纹(52)与第二容室(19)之间,并且在该通道(18)内至少有一个设置在被输送的材料流内的阻塞元件(39)。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于螺杆(15)是一种聚结螺杆。
3.根据权利要求1或者2所述的装置,其特征在于阻塞元件(39)由螺纹(40)构成,其螺旋方向与螺杆(15)的螺纹(52)的方向相反。
4.根据权利要求3所述的装置,其特征在于沿通道(18)的轴向方向测量时,该螺杆(15)比反向螺纹(40)要长,且/或该螺杆(15)的螺纹(52)切割得比反向的螺纹(40)要深,且/或阻塞元件(39)的螺纹(40)具有比螺杆(15)的螺纹(52)要小的外径。
5.根据权利要求1或2所述的装置,其特征在于阻塞元件(39)至少由一个肋部(43)构成,该肋部以横跨方向,最好以垂直于材料流的方向设置。
6.根据权利要求5所述的装置,其特征在于至少有一个肋部(43)具有修圆的剖面。
7.根据权利要求1到6所述的任一项所述的装置,其特征在于阻塞元件(39)设置在一个分开的构件(42)上,该构件与螺杆(15)为共同旋转连接。
8.根据权利要求1到7任一项所述的装置,其特征在于阻塞元件(39)具有一个锥体部(51),它设在其前端靠近第二容室(19)处。
9.根据权利要求1到8任一项所述的装置,其特征在于通道(18)是偏心地,如果需要可切向地连接在第二容室(19)的侧壁(21)上。
10.根据权利要求8和9所述的装置,其特征在于阻塞元件(39)锥体部(51)的轮廓在通道(18)的区域内大致与第二容室(19)的侧壁(21)的轮廓相同。
11.根据权利要求1到10中任一项所述的装置,其特征在于阻塞元件(39)设置在一个构成该通道(18)本身一部分的罩壳构件(41)内,该罩壳构件与螺杆(15)的罩壳(14)是可拆卸地但是却是密封地连接的。
12.根据权利要求1到11中任一项所述的装置,其特征在于,沿径向方向测量,螺杆(15)的螺纹(52)的深度大于阻塞元件(39)的肋部(43)周边与通道(18)的侧壁之间的间隙的最小尺寸。
13.根据权利要求1到12的任一项所述的装置,其特征在于第一容室(2)也是可密封关闭的,并且与一抽真空装置(6)连接。
14.根据权利要求1到13中任一项所述的装置,其特征在于用以将材料从第二容室(19)内送出的螺杆(30)的罩壳上的吸入孔口(32)至少大致上设置在位在该容室(19)内回旋工具(22)的高度处。
15.根据权利要求1到14中任一项所述的装置,其特征在于通道(18)在第二容室(19)内的入口(20)比容室(19)的底部区域内绕至少一个垂直轴线旋转的工具(22)的轨道要高。
16.根据权利要求15所述的装置,其特征在于,除了在第二容室(19)的底部区域内的旋转工具(22)以外,还设有另外的工具,最好是同轴配置的工具(45),特别是撞击元件,其轨道比设置在容室(19)的底部区域内的工具(22)的轨道要高。
17.根据权利要求16所述的装置,其特征在于这些另外的工具(45)的轨道位于通道(18)在第二容室(19)内的入口(20)的高度上。
18.根据权利要求1到17中任一项所述的装置,其特征在于在螺杆(15)和/或阻塞元件(39)内设有至少一条冷却管(47)。
19.根据权利要求1到18中任一项所述的装置,其特征在于至少有一个加热装置(37、48),特别是电阻加热装置设置在螺杆(15)的罩壳(14、41)和/或阻塞元件(39)内或其上。
20.根据权利要求1到19中任一项所述的装置,其特征在于将材料从第二容室(19)送出的螺杆(30)的罩壳(31)是切向和容室(19)连接的。
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