ES2943612T3 - Método para compactar materiales termoplásticos destinados al reciclaje, aparatos compactadores y conjunto relacionado - Google Patents

Abstract

Se proporciona un método para procesar y compactar materia prima termoplástica, un aparato relacionado 100 y un ensamblaje. El aparato 100 comprende una unidad giratoria 101 dispuesta entre el primer y el segundo panel estacionario 1, 5. La unidad giratoria comprende varias cámaras tubulares huecas 10, 11, 12, 13, dispuestas simétricamente alrededor de un eje de rotación, y varias cámaras de calentamiento. elementos 22, 23, 24, 25, que rodean dichas cámaras tubulares y preferiblemente configurados como resistencias en espiral. La unidad giratoria 101 está configurada para ejecutar movimientos giratorios por pasos alrededor de un eje de rotación. El panel frontal 1 comprende una primera abertura 2 para recibir materia prima y una segunda abertura 36 para recibir un pistón compresor; y el panel posterior comprende una abertura 6 para descargar un producto compactado, dicha abertura 6 está alineada horizontalmente con la abertura 36 de recepción del pistón del compresor. El conjunto de compactación comprende una trituradora, un medio de transporte, un aparato compactador 100 y un compresor. La invención es particularmente adecuada para el procesamiento y compactación de artículos fabricados a partir de poliestireno expandido (EPS). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Método para compactar materiales termoplásticos destinados al reciclaje, aparatos compactadores y conjunto relacionado

Campo de la invención

La invención se relaciona a métodos y equipos para compactar residuos termoplásticos, en particular, poliestireno expandido destinado al reciclaje.

Antecedentes de la invención

El uso generalizado de plásticos en la fabricación de contenedores y embalajes para productos de consumo ha llevado a un aumento dramático en la cantidad de desechos plásticos. Solo en la UE, casi el 50 % de los residuos plásticos todavía se depositan en vertederos, siendo dicho valor aún mayor cuando se considera en todo el mundo. El reciclaje de dichos residuos plásticos y especialmente de poliestireno expandido (EPS) de alto volumen y no combustible es un desafío debido a la costosa logística.

Los residuos plásticos producidos en los hogares, oficinas, diversas instalaciones comerciales o de fabricación, etc. normalmente se recogen y transportan fuera de las instalaciones sin procesar. La necesidad de transporte dificulta un proceso general de reciclaje al tiempo que aumenta sus costos. A este respecto, la logística constituye una parte significativa de los costos generales de reciclaje. Dicho problema es generalmente aplicable a los plásticos usados en envases, como botellas de plástico, cajas, contenedores, bolsas, etc., y, en particular, a los materiales de embalaje a granel de baja densidad, como las espumas de poliestireno expandido (EPS). El poliestireno expandido, también conocido por el nombre de marca registrada Styrofoam de Dow Chemical Company, es un producto extremadamente liviano que se hace de perlas de poliestireno y contiene más del 95 % de aire. Por lo tanto, las espumas de EPS desechadas requieren una reducción volumétrica significativa antes de transportarlas a una planta de reciclaje para garantizar la rentabilidad de un proceso de reciclaje. Además, la logística costosa conduce a una situación en la que el material virgen de EPS puede obtenerse a un costo menor en comparación con el producto reciclado.

Existe un número de métodos de procesamiento para reciclar el desecho de EPS a granel. En general, estos métodos convencionales pueden dividirse en dos grupos: métodos que implican tratamiento térmico y métodos que implican compresión mecánica. Independientemente de la naturaleza del tratamiento empleado (es decir, térmico o mecánico), todos los métodos mencionados tienen como objetivo cambiar el estado del poliestireno expandido a granel más denso y compacto, produciendo así un producto final con una mayor densidad. Por lo tanto, se reducen los requisitos de espacio para almacenar y transportar termoplásticos volúmenes destinados al reciclaje.

Cada uno de los métodos mencionados anteriormente puede implicar además un paso de trituración, durante el cual el volumen de EPS se tritura, ralla o muele en pedazos o partículas más pequeños. A este respecto, pueden identificarse cuatro categorías de métodos para procesar desechos a granel de poliestireno expandido, a saber: 1. Compresión;

2. Compresión precedida por trituración;

3. Tratamiento térmico (fusión); y

4. Tratamiento térmico precedido por trituración.

Cada uno de dichos métodos y aparatos explotados a continuación se resumen brevemente.

En base a los métodos de compresión mecánica 1 y 2 se realizan por máquinas compactadoras. Por lo tanto, el método 1 se implementa por medio de un aparato compactador ilustrativo equipado con una hoja topadora accionada por un cilindro hidráulico o un émbolo controlado por un motor eléctrico. Los artículos de EPS desechados se compactan tras la propagación de una hoja topadora o un émbolo dentro de una cámara de compresión, después de lo que la hoja topadora se devuelve a su posición inicial. A modo de ejemplo, pueden mencionarse los compresores de desechos generalmente conocidos, que se usan comúnmente para compactar cajas de EPS usadas, por ejemplo, en la industria de procesamiento de alimentos. Por el método y aparato antes mencionados, cada caja de EPS puede comprimirse a aproximadamente el 80 % de su volumen original. En otras palabras, la tasa de compresión alcanzable constituye solo el 20 % o una quinta parte del volumen original. La razón de la ineficacia tanto del método como de los aparatos es el aire contenido en la estructura del poliestireno expandido y ser una razón por la que el poliestireno expandido tiene una tendencia a adquirir su forma original.

El método 2 explota los llamados aparatos de briquetas, que trituran artículos de EPS en partículas más pequeñas por medio de extrusoras de tornillo o pistón, por ejemplo, y comprimen el EPS triturado a granel a una forma deseada, comúnmente en briquetas o troncos o varillas sólidas. Un sistema ilustrativo, en base a la trituración preliminar de chatarra de poliestireno expandido y la compresión adicional de la chatarra suelta en una masa compacta de forma rectangular homogénea, se describe en la Patente Europea No. 0,635,345 (Ercolani). Sin embargo, el Método 2 no proporciona que un artículo comprimido de EPS tenga un contenido de aire reducido en una medida suficientemente bajo.

El tratamiento térmico o los llamados métodos basados en la densificación térmica 3 y 4 implican la fusión a temperatura controlada de termoplásticos, en particular EPS, dentro de una cámara calentada. Por lo tanto, el método 3 implica fundir artículos de EPS en una cámara sellada y descargar un volumen de poliestireno fundido en recipientes de la forma deseada, seguido de la extracción de un recipiente de la cámara calentada y la transferencia para su enfriamiento. El método y los aparatos explotados permiten la desintegración estructural del poliestireno expandido y la eliminación de la mayor parte del aire del mismo, de modo que la densidad de un producto final se aproxima a la del poliestireno, y el producto final puede reusarse como materia prima para la fabricación posterior de artículos de poliestireno en forma prácticamente inalterada. Un aparato ilustrativo para densificar el calor del poliestireno expandido se describe en la Patente de Estados Unidos No. 8,202,077 (Major).

El inconveniente de los métodos basados en la densificación térmica (Método 3) es que mantener una temperatura requerida en la cámara durante todo el día resulta ser energéticamente ineficiente; por otro lado, el enfriamiento y el recalentamiento del aparato, asociado con la operación de encendido y apagado del mismo, resulta en un desecho significativo de energía y tiempo.

El Método 4 y su principio de operación es el mismo que se describe para el Método 3, con la adición del paso de trituración antes de la fusión real. Por lo tanto, el aparato para implementar dicho método se equipa con una trituradora, que reduce el tamaño de las partículas de EPS destinadas a la densificación térmica, al acelerar un proceso de fusión.

De acuerdo con lo anterior, los métodos y aparatos relacionados con la técnica anterior están limitados por problemas técnicos, asociados con la ineficiencia y lentitud del equipo existente y/o la falla del mismo para proporcionar un producto termoplástico y, en particular, un producto de poliestireno, compactado en una medida, que hace que dicho producto sea adecuado para su posterior reciclaje de manera rentable.

Por lo tanto, los métodos que implican compresión mecánica (Métodos 1 y 2) y los aparatos usados no proporcionan un producto final suficientemente denso. La densidad del producto compactado obtenido por dichos métodos no cambia significativamente en comparación con la de un producto sin comprimir, por lo tanto, los artículos de EPS comprimidos mecánicamente requieren un tratamiento adicional (por ejemplo, densificación térmica), con el objetivo de eliminar el aire de la estructura espumada. Por otro lado, los métodos de densificación térmica (Métodos 3 y 4) permiten obtener un producto final con mayores relaciones de compresión (hasta 95 %), sin embargo, dichos métodos son bastante lentos, ineficientes energéticamente y pueden implicar riesgos para la salud. Además, los aparatos para el tratamiento térmico de EPS no pueden dejarse desatendidos y requieren la presencia constante de un operador.

En el documento US 4,371,328 (Giles) se describe un aparato compactador para compactar productos de madera y carbón, dicho aparato comprende un marco giratorio, en el que se proporcionan una pluralidad de canales cilíndricos. Cada uno de estos canales cilíndricos incorpora un troquel de compresión. El aparato se equipa además con medios de compresión hidráulica calentados para empujar la materia prima en la matriz. Sin embargo, el pistón hidráulico no entra en la matriz. Además, el producto compactado se retira de la matriz por medio del segundo medio hidráulico. En el aparato, las operaciones de carga y compresión se realizan con respecto a la misma matriz.

En el documento US 6,132,655 (Ray) se describe un aparato para la recuperación de materiales termoplásticos, en el que la compresión se realiza junto con la agitación de la materia prima. El aparato comprende una mesa con una abertura y placas giratorias que tienen dos cilindros abiertos dispuestos entre ellas. La abertura se coloca en la mesa para que a medida que se giran las placas, los cilindros se mueven consecutivamente para alinearse coaxialmente con ella, por lo que un disco agitador llena la abertura. La materia prima se carga en el primer cilindro; a continuación, las placas se giran para alinear el cilindro cargado con el disco de agitación y un cilindro de compresión. La compresión no va acompañada de calentamiento y se realiza a una presión de 0,1406-0,2109 kg/cm2 (2-3 psi).

El documento NL 1002391describe un dispositivo para comprimir material de desecho plástico por medio de un émbolo de prensa.

Por lo tanto, sigue siendo deseable la provisión de métodos y/o aparatos para la compactación rápida y rentable de desechos termoplásticos, en particular los artículos de desecho de poliestireno expandido, con altas tasas de compactación.

Resumen de la invención

Un objetivo de la presente invención es obviar uno o más problemas derivados de las limitaciones y desventajas de la técnica relacionada.

El objetivo se logra al proporcionar un aparato de acuerdo con la reivindicación 1, un conjunto de acuerdo con la reivindicación 8 que comprende dicho aparato y un método de acuerdo con la reivindicación 12 adecuado para comprimir materiales termoplásticos desechados y, en particular, espumas de poliestireno expandido y/o poliestireno expandido, destinadas al reciclaje, a una forma volumétricamente más compacta.

En un aspecto se proporciona un aparato para compactar materia prima termoplástica, que comprende una unidad giratoria dispuesta entre el primer y segundo paneles estacionarios, dicha unidad giratoria comprende una serie de cámaras tubulares huecas, dispuestas simétricamente alrededor de un eje de rotación y dispuestas horizontalmente entre discos giratorios de manera que las porciones de extremo de cada cámara tubular atraviesan dichos discos y sobresalen hacia fuera de las superficies exteriores de los mismos, dicha unidad giratoria comprende además una serie de elementos de calentamiento, dispuestos entre discos giratorios de manera que cada elemento de calentamiento encierra una cámara tubular correspondiente; en el que el primer panel estacionario es un panel frontal y comprende una primera abertura y una segunda abertura, dispuestas para ajustarse a las aberturas de extremo de dos cámaras tubulares adyacentes, y en el que el segundo panel estacionario es un panel posterior y comprende una abertura dispuesta para ajustarse a una abertura de extremo de cualquiera de las cámaras tubulares y alinearse en el plano horizontal con la segunda abertura del panel frontal.

En alguna realización, el aparato compactador comprende un eje trasero que forma un eje de rotación para la unidad giratoria.

En alguna realización, el aparato compactador comprende además una carcasa estacionaria para recibir la unidad giratoria.

En una realización preferida, la unidad giratoria del aparato compactador comprende cuatro cámaras tubulares dispuestas simétricamente alrededor de un eje de rotación de manera que cada cámara se separa de las dos cámaras adyacentes por un giro de 90 grados.

En una realización preferida, la unidad giratoria se configura para girar paso a paso, cada vez que se ejecuta un giro de 90 grados alrededor de un eje central en la dirección en el sentido de las manecillas del reloj.

En alguna realización, las aberturas dispuestas en el panel frontal y en el panel posterior del aparato compactador tienen idéntica forma, tamaño y diámetro.

En alguna realización, el aparato compactador comprende un obturador que puede montarse contra la abertura del panel posterior para sellarlo durante la operación de compactación. En alguna realización adicional, el obturador es accionado por una fuerza externa, por ejemplo, hidráulicamente.

En alguna realización, el aparato compactador comprende un elemento de bloqueo para fijar la unidad giratoria en posición estática.

En alguna realización, los elementos de calentamiento del aparato compactador se proporcionan en forma de resistencias enrolladas.

En alguna realización, el aparato compactador comprende un número de elementos de expansión para realizar una función de amortiguación/absorción de impactos y colocados para rodear las partes extremas de cada cámara tubular que sobresalen hacia fuera de las superficies exteriores de los discos giratorios proporcionados dentro de la unidad giratoria.

En otro aspecto se proporciona un conjunto para procesar y compactar materia prima termoplástica, que comprende una trituradora, un medio de transporte, un aparato compactador implementado de acuerdo con el aspecto anterior y un elemento compresor, en el que la trituradora se dispone para precortar la materia prima en bruto para reducir el tamaño físico de la misma, en el que los medios de transporte se disponen para transportar materia prima de tamaño reducido hacia el aparato compactador y en el que el aparato compactador se dispone para recibir dicha materia prima de tamaño reducido en una de las cámaras tubulares a través de la primera abertura del panel frontal, y en la que el aparato compactador se dispone para recibir el elemento compresor en la cámara tubular, adyacente a la cámara de recepción de materia prima, a través de la segunda abertura del panel frontal, dicho elemento compresor se dispone para ejecutar un movimiento alternativo lineal dentro de la cámara tubular en dirección a la abertura del panel posterior, y en el que los elementos de calentamiento se disponen para suministrar energía térmica a las cámaras tubulares correspondientes durante la operación de compactación.

En una realización preferida, el conjunto comprende el aparato compactador, dispuesto para recibir el elemento compresor en la cámara tubular, separado de la cámara de recepción de materia prima por un giro de 90 grados. En alguna realización, el conjunto comprende los medios de transporte en forma de transportador de tornillo.

En alguna realización, el conjunto comprende el elemento compresor en forma de pistón accionado hidráulicamente o émbolo.

En alguna realización, el conjunto comprende la trituradora equipada con cuchillas giratorias. En alguna realización adicional, la trituradora se dispone para cortar la materia prima en bruto en pedazos o partículas que tienen un tamaño físico en un rango de 0,1 -100 mm, preferiblemente, 20 * 20 mm.

En alguna otra realización, el conjunto comprende además un dispositivo alimentador dispuesto aguas arriba con respecto a la trituradora y proporcionado además de cuchillas giratorias. En una realización aún mayor, el conjunto comprende además un segundo medio de transporte para transportar el producto compactado a una bandeja de recolección, dispuesta aguas abajo con respecto al aparato compactador.

En alguna realización preferida, el conjunto se ajusta para procesar y compactar espumas de poliestireno expandido (EPS) y/o espumas de poliestireno expandido, en particular, cajas de empaque EPS desechadas.

En otro aspecto se proporciona un método para procesar y compactar materias primas termoplásticas por medio del conjunto implementado de acuerdo con uno de los aspectos anteriores, dicho método comprende al menos los siguientes pasos:

a) reducir el tamaño físico de la materia prima en bruto en la trituradora;

b) transportar materia prima de tamaño reducido hacia el aparato compactador por medios de transporte; c) suministrar materia prima de tamaño reducido a una de las cámaras tubulares a través del puerto de suministro de materia prima hasta recibir una señal de que el llenado está completo;

d) configurar la unidad giratoria para ejecutar el movimiento de rotación hasta que la cámara que contiene la materia prima se alinea con el puerto de entrada del elemento compresor mientras que una de las cámaras tubulares, adyacente a la cámara que contiene la materia prima, se alinea con el puerto de suministro de materia prima;

e) realizar el paso (c) con respecto a la cámara tubular alineada con el puerto de suministro de materia prima; f) simultáneamente con el paso (c) configurar el elemento compresor para que entre en la cámara que contiene la materia prima, alineado con el puerto de entrada del elemento compresor, a través de dicho puerto y para ejecutar un movimiento lineal dentro de dicha cámara que contiene la materia prima en una dirección de un puerto de descarga, sellado por el obturador, hasta recibir una señal de que se alcanza el grado deseado de compactación;

g) devolver el elemento compresor a una posición inicial;

h) realizar los pasos (d-g) hasta recibir una señal de que un producto compactado formado por compresión de la materia prima en una de las cámaras tubulares ha alcanzado una longitud predeterminada;

i) liberar el obturador y descargar el producto compactado a través de la abertura adecuada.

En una realización preferida, los elementos de calentamiento del aparato compactador se disponen para suministrar energía térmica a las cámaras tubulares correspondientes durante la operación de compactación.

En una realización preferida, la unidad giratoria del aparato compactador se bloquea en posición estática en períodos entre rotaciones por el elemento de bloqueo.

En otro aspecto, se proporciona un producto de poliestireno compactado que puede obtenerse por el método del aspecto anterior, dicho producto tiene la forma de una varilla alargada con un volumen aparente de al menos 1000 kg/m3 y un contenido de aire dentro de un rango de 0,1 % - 1 %, preferiblemente, 0,25 % - 0,5 % y se caracteriza además por una alta consistencia y por la ausencia de partículas no fundidas.

La utilidad de la presente invención surge de una variedad de razones en dependencia de cada realización particular de la misma. En un primer momento, la invención proporciona medios para el tratamiento por compactación de desechos termoplásticos, en particular, desechos de poliestireno expandido, tras lo que el tratamiento de dichos desechos no adquiere su forma y volumen originales, pero conserva un estado compactado y más denso. El método y el aparato/ensamble descritos por la presente descripción permiten aumentar el volumen aparente de los artículos de EPS desechados 68-72 veces en comparación con la de la materia prima de residuos porosos. En consecuencia, la invención también prevé el ahorro de espacio, que de otro modo sería necesario para el almacenamiento y/o transporte de artículos de EPS voluminosos desechados. Relación de reducción de espacio de hasta 175 : 1 por lo tanto puede lograrse.

El aparato inventivo y el conjunto son altamente escalables y, por lo tanto, pueden usarse en varias plantas de producción y/u otras instalaciones, en las que se generan desechos plásticos. La instalación del conjunto de compactación, como se describe aquí, en dicha instalación permitirá compactar los desechos generados en el sitio, por lo tanto, elimina la necesidad de transportar dichos desechos a otro lugar.

El aparato inventivo usa impacto térmico y de presión combinados para transformar artículos de desechos termoplásticos porosos en masa/volumen denso, y para la posterior formación de productos compactados en forma de varilla a partir de dicho volumen. La combinación mencionada de calor y presión permite producir un producto compactado altamente consistente, en el que se omite por completo la presencia de partículas no fundidas/no fusionadas. Además de ser denso y tener una forma predeterminada dicho producto compactado es prácticamente inodoro. Por lo tanto, dicho producto compactado no requiere tratamientos posteriores y puede usarse directamente para su posterior reciclaje.

En conjunto, la invención tiene como objetivo mejorar las tasas de reciclado de desechos termoplásticos y, en particular, EPS por la reducción considerable de los costes derivados de la logística y/o el aumento de la rentabilidad del proceso de reciclaje.

En la especificación actual, cuando se hace referencia a plásticos, se hace una referencia particular a polímeros termoplásticos, ya que los termoplásticos son comúnmente usados por la industria del embalaje y son aplicables para su reuso/remodelación al calentarse, por lo que son adecuados para el reciclaje.

El término "compresión" puede usarse en la presente descripción como sinónimo del término "compactación", por lo tanto, es indicativo de la reducción del tamaño de un artículo tratado a una forma volumétricamente más compacta, a menos que se indique explícitamente lo contrario.

La expresión "un número de' se refiere en la presente descripción a cualquier entero positivo que comience de uno (1), por ejemplo, a uno, dos o tres. La expresión "una pluralidad de' se refiere en la presente descripción a cualquier entero positivo que comience a partir de dos (2), por ejemplo, a dos, tres o cuatro.

El término "elemento" puede referirse también a un elemento de múltiples partes con múltiples elementos conectados funcional y/o físicamente además de elementos de una sola parte o integrados.

Los términos "primero" y "segundo" se usan en la presente descripción para distinguir un elemento de otro elemento y no para denotar ningún orden o importancia en particular, a menos que se indique explícitamente lo contrario. Diferentes realizaciones de la presente invención se harán evidentes al considerar la descripción detallada y los dibujos adjuntos.

Breve descripción de las figuras

La Figura 1 es una vista general en despiece de un aparato compactador 100.

La Figura 2 muestra la disposición de las cámaras de procesamiento con respecto a los puertos de suministro/descarga en el aparato 100.

Las Figuras 3 y 4 muestran los paneles frontal y posterior del aparato 100, en consecuencia.

Las Figuras 5 y 6 muestran una unidad giratoria 101 compuesta por el aparato 100.

Las Figuras 7-9 muestran varios elementos comprendidos en el aparato 100.

La Figura 10 es una vista despiezada detallada del aparato 100.

La figura 11 es una representación esquemática de un conjunto de compactación 500.

Descripción detallada de las realizaciones

Las realizaciones detalladas de la presente invención se describen en la presente descripción con la referencia a los dibujos adjuntos. Los mismos caracteres de referencia se usan en todos los dibujos para referirse a los mismos miembros. Las siguientes citas se usan para los miembros:

100 - un aparato compactador;

101 - una unidad giratoria;

1 - un panel frontal;

2 - una abertura funcional del primer panel frontal (puerto de suministro de materia prima);

3 - una abertura central del panel frontal para un eje trasero;

4 - una abertura del panel frontal para un elemento de bloqueo;

5 - un panel posterior;

6 - una abertura funcional del panel posterior (puerto de descarga del producto);

7 - una abertura central del panel posterior para un eje trasero;

8, 9 - discos giratorios;

10, 11, 12, 13-cámaras de procesamiento 1-4

14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 - elementos de expansión;

22, 23, 24, 25 - elementos de calentamiento;

30 - un eje trasero;

31 - serie de orificios de posicionamiento;

32 - un elemento de bloqueo;

34 - una carcasa protectora;

35 - un elemento compresor;

36 - abertura funcional del segundo panel frontal (puerto de entrada del elemento compresor);

37 - un obturador para sellar el puerto de descarga;

500 - un conjunto de compactación;

300 - una trituradora;

200 - un medio de transporte.

En un aspecto de la invención se proporciona un aparato compactador 100 para compactar materiales termoplásticos, en particular, de poliestireno expandido (EPS) y/o espumas de EPS destinados al reciclaje (Figura 1, 10). El aparato 100 comprende una unidad giratoria 101 dispuesta entre el primer y segundo panel lateral 1 y 5, en el que el primer panel lateral 1 se define como un panel frontal y el segundo panel lateral se define como un panel posterior. La unidad giratoria 101, como se desprende de la nomenclatura, constituye una parte del aparato 100 capaz de realizar movimientos giratorios/rotacionales. El movimiento giratorio de la unidad giratoria 101 se ejecuta alrededor de un eje central (rotación). Por el contrario, la provisión de los paneles laterales 1 y 5 con respecto a la unidad giratoria 101 es estacionaria.

La unidad giratoria 101 comprende dos discos giratorios 8 y 9 ubicados uno frente al otro y un número de cámaras tubulares huecas 10, 11, 12, 13 dispuestas simétricamente alrededor de un eje de rotación y dispuestas horizontalmente entre las superficies interiores de dichos discos giratorios 8, 9. Por el término "superficies interiores" nos referimos a aquellas superficies de los discos 8, 9 enfrentadas entre sí. Por sus superficies exteriores, los discos giratorios se disponen para enfrentar los paneles laterales estacionarios 1 y 5. Por lo tanto, la Figura 1 muestra que el disco 8 se dispone para mirar hacia el panel frontal 1, mientras que el disco 9 - el panel posterior 5. Los discos 8, 9 comprenden ventajosamente un número de aberturas simétricas (no se muestra) para recibir porciones extremas de las cámaras tubulares 10, 11, 12, 13. Por lo tanto, las cámaras tubulares 10, 11, 12, 13 se agrupan alrededor de un eje de rotación de manera que las partes extremas de cada cámara tubular atraviesan los discos giratorios 8, 9 y sobresalen hacia fuera de las superficies exteriores de los mismos (Figuras 1, 2, 10). La Figura 1 muestra que mientras el cuerpo principal de la cámara tubular ilustrativa 10 se coloca entre los discos giratorios 8 y 9, las partes extremas de dicha cámara 10 atraviesan los discos giratorios y forman salientes en las superficies exteriores de los mismos. Cada cámara tubular 10, 11, 12, 13 tiene además una abertura en ambos extremos y tiene un interior hueco.

La unidad giratoria 101 comprende además un número de elementos de calentamiento 22, 23, 24, 25. Dichos elementos de calentamiento se disponen entre los discos giratorios 8, 9 de manera que cada elemento de calentamiento encierra una cámara tubular correspondiente (Figuras 1, 2, 10). Cada elemento de calentamiento se proporciona ventajosamente en forma de resistencia enrollada, sin embargo, cualquier otra implementación, como campanas de calentamiento, cables, tiras, varillas, etc. no están excluidos. La provisión de cada elemento de calentamiento es generalmente que asegura un calentamiento uniforme en toda la superficie de la cámara de procesamiento tubular. En una realización preferida, cada elemento de calentamiento se enrolla alrededor de la cámara tubular correspondiente. La Figura 1 muestra el elemento de calentamiento ilustrativo 22 en forma de bobinado enrollado colocado aparte de su correspondiente cámara tubular 10, y así como un número de cámaras tubulares ya instaladas en los correspondientes elementos de calentamiento enrollados.

En realización preferida el aparato 100 comprende además un eje trasero 30, que forma un eje de rotación para la unidad giratoria 101 (Figuras 1, 10). En alguna otra realización, el eje trasero puede omitirse de la implementación; en este caso, la unidad giratoria 101 puede configurarse para girar alrededor de un eje central virtual por un engranaje suplementario dispuesto en los discos giratorios 8, 9, por ejemplo.

En alguna realización, el aparato 100 comprende además una carcasa protectora 34 (Figuras 1, 7) para recibir y encapsular la unidad giratoria 101. La carcasa 34 se configura ventajosamente como un cilindro hueco y regular. Los paneles laterales 1 y 5 representan entonces las bases de dicho cilindro. El acoplamiento de los paneles laterales 1 y 5 a la carcasa 34 puede implementarse por cualquier medio adecuado; dicho acoplamiento puede ser permanente o removible.

La referencia se hace junto a la Figura 2, al ilustrar la disposición de las cámaras tubulares en la unidad giratoria 101 de acuerdo con una realización preferida. La unidad giratoria 101 que se muestra en la Figura 2 comprende por lo tanto cuatro cámaras tubulares 10, 11, 12, 13, dispuestas en pares simétricos alrededor de un eje de rotación, representado en la presente descripción por el eje trasero 30, de manera que cada cámara tubular se separa de dos cámaras adyacentes por un giro de 90 grados en sentido horario y antihorario, en consecuencia. Cada cámara tubular se rodea por un elemento de calentamiento correspondiente, en la presente descripción, una resistencia enrollada. Las cámaras tubulares 10, 11, 12, 13, también denominadas "cámaras de procesamiento 1, 2, 3, 4", por lo tanto, se disponen en pares simétricos, definidos como 1:3 y 2:4. El perfil lateral de la unidad giratoria 101 (visto desde cada uno de los lados 8, 9 de los discos giratorios) representaría así un círculo, cada cuarto de dicho círculo (cuadrante) que comprende una abertura de una cámara tubular individual.

Dicha disposición constituye la implementación más beneficiosa para el aparato 100. Aún así, no se excluyen otras implementaciones que comprendan un número menor (pero no menos de dos) o mayor de cámaras tubulares. Las cámaras tubulares 10, 11, 12, 13 se implementan preferiblemente idénticas, al menos en términos de parámetros mecánicos, como longitud, diámetro, etc. Aún así, las cámaras tubulares individuales podrían diferir entre sí en términos de, por ejemplo, composición química, fabricadas a partir de diferentes aleaciones, por ejemplo. La provisión del aparato 100 permite por lo tanto que cada cámara tubular 10, 11, 12, 13 funcione como una cámara de procesamiento de materia prima independiente, de acuerdo con una descripción más detallada.

La referencia se hace junto a las Figuras 3 y 4, que ilustran el panel frontal 1 (Figura 3) y el panel posterior 5 (Figura 4) del aparato 100 de acuerdo con una realización preferida. El panel frontal 1 (Figura 3) constituye por lo tanto un disco, que comprende una primera abertura 2 y una segunda abertura 36, dispuestas para adaptarse a las aberturas de extremo de dos cámaras tubulares adyacentes cualesquiera 10, 11, 12, 13. En la realización descrita aquí, las aberturas 2 y 36 se disponen una al lado de la otra. El aparato aún puede realizarse de manera que la disposición de las aberturas 2 y 36 no se ajuste necesariamente al ejemplo mostrado en la Figura 3. Las aberturas 2 y 36 se denominan "funcionales", porque independientemente de que tengan parámetros técnicos sustancialmente idénticos (por ejemplo, tamaño, forma, diámetro, etc.), dichas aberturas se usan ventajosamente para ejecutar diferentes funciones relacionadas con el aparato, como la entrada de materia prima (abertura 2) y al recibir un elemento compresor (abertura 36). A este respecto, se hace referencia a la primera abertura 2 del panel frontal 1 como un "puerto de suministro de materia prima", y a la segunda abertura 36 del panel frontal 1 - como un "puerto de entrada del elemento compresor", en consecuencia.

La disposición del panel frontal 1 con respecto a la unidad giratoria 101 y, en particular, al disco giratorio 8 es por lo tanto de manera que las aberturas funcionales adyacentes 2 y 36 se colocan frente a las aberturas de dos cámaras tubulares adyacentes. La Figura 2 muestra una disposición ilustrativa, en la que la cámara tubular 10 ("Cámara de procesamiento 1") de la unidad giratoria 101 se alinea con la primera abertura funcional 2 y la cámara tubular 13 ("Cámara de procesamiento 4"), separada de la cámara tubular 10 por un giro de 90 grados en la dirección en el sentido de las manecillas del reloj, se alinea con la segunda abertura funcional 36. Debe entenderse que, debido a la rotación paso a paso de la unidad giratoria 101, en la que cada paso está representado por un giro de 90 grados o un cuarto de giro en la dirección en el sentido de las manecillas del reloj, cualquier par de las cámaras de procesamiento adyacentes "1:4", "4:3", "3:2" y "2:1" (Figura 2), podrían alinearse con las aberturas funcionales 2 y 36. Por lo tanto, la unidad giratoria gira alrededor del eje central, representado por el eje trasero 30, para alinear cada par de cámaras tubulares adyacentes con las aberturas funcionales mencionadas 2 y 36.

El término "adyacente" se usa en la presente descripción para indicar la disposición de dos elementos vecinos cualesquiera ubicados uno al lado del otro. Un aparato compactador puede realizarse alternativamente para comprender dos cámaras tubulares separadas por un giro de 180 grados, o tres cámaras tubulares, separadas por un giro de 120 grados, etc. Todavía se considera que el aparato de las realizaciones alternativas comprende cámaras tubulares adyacentes.

El panel frontal 1 comprende además una abertura 4 (Figura 3) para recibir un elemento de bloqueo 32, como se explica más adelante.

El panel posterior 5 (Figura 5) constituye un disco, que tiene el mismo diámetro que el panel frontal 1 y comprende una abertura 6 dispuesta para adaptarse a una abertura de extremo de cualquiera de las cámaras tubulares 10, 11, 12, 13 y para alinearse en el plano horizontal con la segunda abertura 36 del panel frontal 1. La abertura 6 también se denomina "funcional", ya que se usa para habilitar la descarga de los aparatos 100. A este respecto, se hace referencia a la abertura 6 del panel posterior 5 como "puerto de descarga".

La disposición del panel posterior 5 con respecto a la unidad giratoria 101 es de manera que la abertura funcional 6 del panel posterior se dispone para alinearse con la segunda abertura funcional 36 del panel frontal (Figura 2). La abertura 6 del panel posterior se alinea por lo tanto con una abertura de cualquiera de las cámaras tubulares 10, 11, 12, 13, cuyo extremo opuesto se alinea con la segunda abertura funcional 36 del panel frontal. Se crea por lo tanto una cámara de procesamiento que tiene una entrada, representada por la abertura 36, y una salida, representada por la abertura 6. La funcionalidad de dicha disposición específica se explica más adelante.

Las aberturas funcionales 2, 36 (panel frontal) y 6 (panel posterior) al menos por tamaño, forma y diámetro de las mismas se ajustan para ajustarse a las aberturas de extremo correspondientes de cualquiera de las cámaras tubulares 10, 11, 12, 13. En la realización preferida, el aparato 100 se implementa para comprender cuatro cámaras tubulares, cada una implementada en forma de un cilindro hueco regular que tiene un diámetro uniforme en toda su longitud. En consecuencia, dicha disposición implica que todas las aberturas funcionales 2, 36 y 6 presenten parámetros técnicos sustancialmente idénticos, como la forma, el tamaño y el diámetro.

En una realización, los paneles frontal y posterior 1 y 5 comprenden además aberturas centrales idénticas para el eje trasero 30. Para mayor claridad, la abertura central del panel frontal 1 se indica con el número de referencia 3, mientras que la abertura central del panel posterior 5 se indica con el número de referencia 7.

El eje trasero 30 (Figuras 1,10) representa en la presente descripción un eje central fijo (rotación) alrededor del que se ejecuta el movimiento giratorio de la unidad giratoria 101. En una realización preferida, la unidad giratoria 101 se dispone para girar en la dirección en el sentido de las manecillas del reloj. El aparato 100 aún puede adaptarse para una rotación en sentido contrario a las agujas del reloj de la unidad giratoria 101.

El aparato 100 se equipa además con un obturador 37 (Figuras 1, 9 y 10), que puede montarse contra la abertura 6 del panel posterior para sellar dicha abertura durante la carga y la compactación. En una realización preferida, el obturador 37 es accionado por una fuerza externa, por ejemplo, hidráulicamente. Al desacoplar el obturador 37 del panel posterior 5 del aparato 100, un producto compactado puede descargarse de cualquiera de las cámaras tubulares 10, 11, 12, 13 y recogerse a través de la abertura 6 del panel posterior, al funcionar como un puerto de descarga. La abertura y el cierre del obturador 37 se automatizan preferiblemente en respuesta a una señal externa. Las Figuras 5 y 6 ilustran con más detalle la unidad giratoria 101 y los elementos que contiene. La Figura 6 muestra la unidad giratoria 101 implementada de acuerdo con una realización preferida y que comprende cuatro cámaras tubulares sustancialmente idénticas 10, 11, 12, 13, cada una encerrada o rodeada por un elemento de calentamiento 22, 23, 24, 25 representado por un devanado de resistencia. La longitud de cada elemento de calentamiento se define por la distancia entre los discos 8 y 9, correspondiente a la longitud del cuerpo principal de cada cámara tubular correspondiente.

El disco giratorio 8 comprende además la serie de orificios de posicionamiento 31 (Figura 5), cada uno de dichos orificios se implementa compatible con la abertura 4 del panel frontal 1 y el elemento de bloqueo 32. En la realización que se describe aquí, la serie 31 comprende cuatro orificios, separados por un giro de 90 grados, por lo tanto, permite la fijación de la unidad rotatoria 101 en cuatro posiciones diferentes con respecto al panel frontal 1. En particular, puede lograrse la alineación por pares discutida anteriormente de la primera y la segunda aberturas funcionales 2 y 36 del panel frontal 1 con las aberturas de extremo de dos cámaras tubulares adyacentes cualesquiera 10, 11, 12, 13, separadas por una vuelta de 90 grados o un cuarto.

La provisión del aparato 100 es de manera que mientras la unidad giratoria 101 se dispone para girar alrededor del eje central, los paneles laterales 1 y 5 y la carcasa 34 permanecen estáticos (es decir, no sujetos a movimiento giratorio). El elemento de bloqueo 32 (Figura 5) asegura la fijación de la unidad giratoria 101 al bloquear el disco giratorio 8 de dicha unidad giratoria al panel frontal estacionario 1 (a través de la abertura 4) durante ciertos pasos operativos del aparato 100, como se describe más adelante. En la práctica, dicho elemento de bloqueo 32 se ajusta para fijar la unidad giratoria 101 en posición estática en períodos entre rotaciones. El elemento de bloqueo 32 está preferiblemente equipado con un mecanismo de bloqueo automático configurado para realizar automáticamente acciones de bloqueo y liberación en respuesta a una señal externa. La provisión del mecanismo de bloqueo puede ser de cualquier tipo común, aplicable para los fines de la invención. El elemento de bloqueo 32 está preferiblemente equipado también con medios de bloqueo y desbloqueo de accionamiento manual.

La unidad giratoria 101 se equipa además con varios elementos de expansión 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 (Figura 6), implementados como elementos en forma de anillo colocados para rodear las partes finales de cada cámara tubular 10, 11, 12, 13 que sobresalen hacia fuera de las superficies exteriores de los discos 8 y 9. Por lo tanto, cada cámara tubular se proporciona de dos elementos de expansión. La Figura 6 muestra cuatro elementos de expansión 14, 15, 16 y 17, al rodear las porciones de extremo de las cámaras tubulares 10, 11, 12, 13 (ver Figura 5) que sobresalen sobre el disco 8, y cuatro elementos de expansión 18, 19, 20 y 21, al rodear las porciones de extremo opuestas de las mismas cámaras tubulares, pero sobresaliendo sobre el disco 9. Dichos elementos de expansión, colocados entre un disco giratorio 8, 9 y un panel exterior 1, 5, actúan como amortiguadores/absolvedor de impactos, capaces de compensar la diferente expansión térmica entre dos materiales.

La compactación de la materia prima en el aparato 100 se implementa por un elemento compresor 35, como un pistón o émbolo accionado hidráulicamente (Figuras 1, 8 y 10). En una realización preferida, el elemento compresor 35 es recibido por la abertura 36 del segundo panel frontal, que funciona como el puerto de entrada del elemento compresor. En consecuencia, el elemento compresor 35 entra en cualquiera de las cámaras tubulares 10, 11, 12, 13 que están actualmente alineadas con dicha abertura 36 y ejecuta un movimiento alternativo lineal dentro de dicha cámara tubular en dirección a la abertura del panel posterior 6, sellada por el obturador 37 durante la operación de compactación. Una vez completada la compactación, el elemento compresor 35 vuelve a su posición inicial para permitir la rotación sin obstáculos de la unidad giratoria 101.

En otro aspecto de la invención se proporciona un conjunto de compactación 500. La Figura 11 ilustra esquemáticamente el conjunto 500, que comprende el aparato 100, implementado de acuerdo con el aspecto anterior, una trituradora 300, un medio de transporte 200 y el elemento compresor 35. Dado que la Figura 11 proporciona una vista meramente esquemática del conjunto 500, los objetos y/o elementos mostrados en el mismo no están necesariamente ajustados a escala.

Por el término "trituradora" nos referimos a cualquier equipo adecuado para triturar, cortar, rallar y/o moler material termoplástico desechado, en particular, material de poliestireno expandido, en pedazos/partículas más pequeñas, adecuadas para su posterior procesamiento por el aparato compactador 100. En una realización preferida, la trituradora 300 se equipa con cuchillas giratorias capaces de triturar artículos de EPS desechados en pedazos/partículas más pequeñas que tienen un tamaño aproximado dentro del rango de 0,1 - 30 mm, preferiblemente 20 x 20 mm. En alguna realización, el conjunto 500 puede comprender además un dispositivo alimentador (no se muestra), ubicado aguas arriba de la trituradora 300 y configurado para cortar artículos de EPS grandes en pedazos medianos con un tamaño aproximado de 100 * 100 mm por medio de cuchillas giratorias, por ejemplo. Estos pedazos medianos se entregan además a la trituradora 300 para una mayor reducción de tamaño, por ejemplo, la fuerza de la gravedad.

Los dispositivos de trituración y alimentación equipados con cuchillas giratorias son accionados, por ejemplo, por motores eléctricos proporcionados además por elementos de transmisión adecuados, como engranajes abiertos o encadenados, por ejemplo. En una realización preferida, la trituradora 300 se equipa además con elementos sensores, adaptados para detectar artículos que se alimentan a la misma y para arrancar y/o detener automáticamente la trituradora en base a los resultados de la detección. La trituradora se equipa además con el sistema de interruptor de manual ENCENDIDO/APAGADO.

Se proporcionan además un medio de transporte 200 para transportar material de materia prima precortado/pretriturado hacia el aparato 100, en particular, hacia un puerto de suministro de materia prima del mismo, representado por la abertura funcional del panel frontal 2. En la realización preferida, se implementan medios de transporte capaces de precomprimir el material de materia prima suelta mientras lo transportan hacia el aparato 100. Por lo tanto, en la realización preferida, los medios de transporte 200 se proporcionan en forma de un tornillo o un transportador de barrena; sin embargo, puede usarse cualquier otro transportador/sistema transportador adecuado. La disposición de los medios de transporte 200 con respecto a la trituradora 300 es preferiblemente de manera que la materia prima pretriturada descienda a una abertura de alimentación/tolva de dichos medios de transporte por la fuerza de la gravedad.

En una realización, el medio de transporte 200 se proporciona como un dispositivo dispuesto horizontalmente de tipo tornillo de Arquímedes y que comprende un tubo metálico hueco de 2000 mm de largo (carcasa) con un diámetro interior de 190 mm y un tornillo, dispuesto dentro de dicha carcasa y con hélices de diámetro de 186 mm (espacio libre de 2 mm). El tornillo transportador se acciona, por ejemplo, por motores eléctricos equipados por elementos de transmisión adecuados. La velocidad de rotación del tornillo puede controlarse y/o ajustarse por medio de un transformador/convertidor de frecuencia, por ejemplo.

Los medios de transporte 200 se disponen entre el aparato compactador 100 y la trituradora 300, al formar por lo tanto una configuración para el procesamiento continuo de materias primas termoplásticas, en particular, artículos de EPS, como cajas de empaque de EPS, por ejemplo. Dicha disposición implica que los tres módulos 100, 200 y 300 están física y funcionalmente interconectados. Las dimensiones externas del conjunto ilustrativo 500 (longitud, altura, anchura) constituyen por lo tanto 4600 mm * 2800 mm * 2600 mm. Por lo tanto, la materia prima suministrada a la trituradora 300 se transfiere directamente al aparato compactador 100 por los medios de transporte 200. El conjunto 500 se configura preferiblemente como una configuración totalmente automatizada; por lo tanto, no se requiere la presencia del operador.

El ensamble 500 se realiza preferiblemente como un tipo de alimentación continua; sin embargo, no se excluye una implementación de tipo lote.

El ensamble 500 puede comprender además un segundo medio de transporte (no se muestra) para transportar el producto compactado a una bandeja de recogida, dispuesta aguas abajo con respecto al aparato compactador 100 para el transporte posterior del producto compactado a una instalación remota, por ejemplo, para su posterior envasado o reciclado. Los segundos medios de transporte son preferiblemente los del tipo transportador de banda o de rodillos.

El ensamble 500 puede comprender además elementos adicionales, como controles manuales y/o remotos para un ensamble completo y/o cualquiera de los aparatos compactadores 100, la trituradora 300 y los medios de transporte 200, mecanismos complementarios, como motores, elementos de transmisión, ventiladores o sopladores de aire, sensores; sistemas de alarma y similares. El control sobre el conjunto 500 y/o sus componentes individuales se realiza preferiblemente a través de unas estaciones de trabajo informática local y/o un servidor remoto. La estación de trabajo local se equipa ventajosamente con medios de visualización, por ejemplo, al menos un monitor. Puede usarse una estación de trabajo portátil para controlar el funcionamiento del conjunto 500, como un ordenador portátil u otro dispositivo móvil portátil, ya que está en conexión cableada o inalámbrica con la estación de trabajo local y/o el conjunto de compactación 500. La provisión e instalación de todos estos elementos se ajusta a las tecnologías conocidas; por lo tanto, se omitirá una descripción adicional de los mismos.

En otro aspecto se proporciona un método para procesar y compactar materia prima termoplástica por medio del conjunto 500 implementado de acuerdo con uno de los aspectos anteriores, dicho método comprende al menos los siguientes pasos:

a) reducir el tamaño físico de la materia prima en bruto en la trituradora 300;

b) transportar materia prima de tamaño reducido hacia el aparato compactador 100 por los medios de transporte 200;

c) suministrar materia prima de tamaño reducido a una de las cámaras tubulares 10, 11, 12, 13 a través de la abertura de suministro de materia prima 2 hasta recibir una señal de que el llenado está completo;

d) configurar la unidad giratoria 101 para ejecutar el movimiento de rotación hasta que la cámara que contiene la materia prima se alinea con el elemento compresor que recibe la abertura 36 mientras que una de las cámaras tubulares, adyacente a la cámara que contiene la materia prima, se alinea con la abertura de suministro de materia prima 2;

e) realizar el paso (c) con respecto a la cámara tubular alineada con la abertura de suministro de materia prima 2; f) simultáneamente con el paso (e) configurar el elemento compresor 35 para que entre en la cámara que contiene la materia prima, alineado con el elemento compresor que recibe la abertura 36 a través de dicha abertura 36, y ejecutar un movimiento lineal en una dirección de la abertura de descarga 6 hasta recibir una señal de que se alcanza el grado deseado de compactación;

g) devolver el elemento compresor 35 a una posición inicial;

h) realizar los pasos (d-g) hasta recibir una señal de que un producto compactado formado por compresión de la materia prima en una de las cámaras tubulares 10, 11, 12, 13 ha alcanzado una longitud predeterminada;

i) liberar el obturador 37 y descargar el producto compactado a través de la abertura 6.

El método se explica con más detalle en el siguiente ejemplo. Se hace referencia a la Figura 11. El material de materia prima en bruto, preferiblemente compuesto de poliestireno expandido desechado y/o espuma EPS, como cajas de empaque de EPS usadas, por ejemplo, se suministra al alimentador (no se muestra), en el que los artículos grandes se cortan en pedazos de tamaño mediano (aproximadamente 100 * 100 mm) y se transfieren a la trituradora 300 (paso a). La trituradora 300 equipada con cuchillas giratorias descompone el material de materia prima en partículas aún más pequeñas que tienen un tamaño aproximado de 0,1 - 30 mm, preferiblemente alrededor de 20 * 20 mm. Los pedazos/partículas de materia prima sueltas precortadas caen en una tolva del transportador de tornillo 200 para transportarse hacia el aparato de compactación 100 junto con ser precomprimidas. La materia prima preprocesada (es decir, precortada y precomprimida) se entrega por medio del transportador de tornillo 200 al puerto de suministro de materia prima (paso b), representado por la abertura funcional 2 del primer panel frontal del aparato compactador 100, implementándose dicho aparato 100 de acuerdo con una realización preferida. A través del puerto de suministro de materia prima, la materia prima preprocesada entra a una de las cuatro cámaras tubulares 10, 11, 12, 13 (paso c), alineadas con el puerto de suministro de materia prima, en la presente descripción, la cámara tubular 10 (denominada "Cámara de procesamiento 1" en la Figura 2). Durante la carga de la cámara tubular 10 por materia prima, la unidad giratoria 101 se fija en posición estática por el elemento de bloqueo 32 para evitar la rotación accidental de dicha unidad giratoria. La cámara tubular 10, suministrada por materia prima preprocesada, se indica en la Figura 11 por referencia 10 (I).

Debe entenderse que la numeración de referencia usada aquí es ilustrativa para que cualquiera de las cámaras tubulares 10, 11, 12, 13 del aparato 100 puede alinearse con la abertura 2 cuando el conjunto 500 se pone en acción.

Además, la disposición del transportador 200 y el compresor 35 dentro del conjunto 500 puede requerir un diseño diferente de los puertos 2 y 36 en el panel frontal del aparato compactador 100, en comparación con la realización que se muestra en las Figuras 1, 2 y 10. Dicho diseño puede modificarse sin restricciones, en la medida en que se conserve el concepto inventivo general y la abertura 36 del panel frontal (puerto de entrada del elemento compresor) se alinee en plano horizontal con la abertura 6 del panel posterior (puerto de descarga).

Mientras que la cámara tubular 10 se suministra con materia prima preprocesada a través de la abertura 2 del panel frontal, la cámara tubular 13, adyacente a la cámara 10 en la dirección en el sentido de las manecillas del reloj (ver Figura 2), se alinea con la abertura 36 de los segundos paneles frontales, al funcionar como un puerto de entrada del elemento de compresión.

Una vez que la cámara tubular 10 se ha cargado con material de materia prima preprocesado en una medida predeterminada, se envía una señal al transportador de tornillo 200 para interrumpir el transporte. La señal puede generarse por un sensor de nivel, por ejemplo, proporcionado con el aparato 100 y/o el transportador 200 o, alternativamente, precalculado en base a la cantidad y/o el volumen de material preprocesado transportado por el transportador de tornillo 200 en una unidad de tiempo. Por lo tanto, se completa el llenado de la cámara tubular 10 por materia prima (fin del paso c). A continuación, la unidad giratoria 101 se desbloquea al liberar la conexión entre el panel frontal 1 y el disco giratorio 8 mediado por el elemento de bloqueo 32. El desbloqueo es preferiblemente automatizado; como se discutió anteriormente, el mecanismo de bloqueo proporcionado dentro del elemento de bloqueo 32 se configura preferiblemente para realizar automáticamente acciones de bloqueo y liberación en respuesta a una señal externa, en la presente descripción, una señal indicativa del modo de operación del transportador 200. El elemento de bloqueo 32 adquiere por lo tanto una posición sobre la que se permite la rotación sin obstáculos de la unidad giratoria 101. En consecuencia, la unidad giratoria 101 ejecuta un giro de 90 grados en la dirección en el sentido de las manecillas del reloj (indicado por una flecha circular en la Figura 11), alrededor de un eje central (paso d). Como resultado de esta rotación de 90 grados, la cámara tubular 11 (indicada como "Cámara de procesamiento 2" en la Figura 2) se alinea con la primera abertura funcional 2, mientras que la cámara tubular 10, al alinearse previamente con la abertura 2, ahora se alinea con la segunda abertura funcional 36. Después de ejecutar un giro de 90 grados, la unidad giratoria 101 se detiene y se bloquea nuevamente a la posición estática por medio del elemento de bloqueo 32. Inmediatamente después se producen simultáneamente dos eventos: la reanudación del funcionamiento 200 de los transportadores (paso e) y la activación del elemento compresor 35 (paso f). Como consecuencia, se reanuda el suministro de materia prima preprocesada al aparato 100 a través de la primera abertura funcional 2; sin embargo, dado que la unidad giratoria había girado 90 grados en la dirección en el sentido de las manecillas del reloj, la materia prima ahora se suministra a la cámara tubular 11, separada de la cámara tubular 10 por un giro de 90 grados en sentido contrario a las agujas del reloj (paso e). Por otro lado, un contenido de la cámara tubular 10, colocado ahora a un nivel de la segunda abertura funcional 36, sufre compactación bajo fuerza mecánica mediada por el elemento compresor 35, como un pistón o un émbolo, al realizar un movimiento alternativo lineal en dirección hacia el puerto de descarga 6 (Figura 11) (paso f). La cámara tubular 10 cuyo contenido se somete a compactación se indica en la Figura 11 por referencia 10 (II).

Por lo tanto, la cámara de procesamiento tubular que recibe el elemento compresor 35 puede describirse como un sistema de cilindros de compresión. El elemento compresor 35 se acciona preferentemente hidráulicamente; sin embargo, no se excluye la utilización de cualquier otro sistema de actuador adecuado. La materia prima de EPS contenida en la cámara tubular 10 (ver 10 (II), Figura 11) se somete por lo tanto a compactación contra el obturador 37, que sella el puerto de descarga 6 durante la carga y compactación.

La cámara tubular 10 representa en este ejemplo una primera cámara de procesamiento. En adelante por el término "cámara de procesamiento" indicaremos una cámara tubular cuyo contenido se somete a compactación junto con tratamiento térmico.

La presión de compresión aplicada tras la compactación varía en dependencia de la densidad del contenido de materia prima en la cámara de procesamiento. Cuanto más densa es la materia prima, mayor es la presión a aplicar. Para una cámara tubular con un diámetro interior de 190 mm, la presión aplicada varía dentro del rango de 80-120 bar; se aplica una presión de compresión de 100 bar para la materia prima de EPS con una densidad de 16 kg/m3. Como se mencionó anteriormente, cada cámara tubular 10, 11, 12, 13 se encierra o rodea por un elemento de calentamiento correspondiente 22, 23, 24, 25, preferiblemente implementado en forma de una resistencia enrollada. El contenido de cada cámara de procesamiento, además de compactarse, también se somete a calentamiento. Además de la energía térmica suministrada por los elementos de calentamiento externos, la generación de energía térmica se produce también dentro del interior de cada cámara de procesamiento, a través del calentamiento por fricción provocado por la propagación del elemento de compresión 35 en dicha cámara. Por lo general, la temperatura dentro de la cámara de procesamiento durante la compactación se ajusta y mantiene dentro del rango de 180-230 °C (grados Celsius). La materia prima de mayor densidad requiere temperaturas de procesamiento más altas, mientras que la materia prima de menor densidad requiere temperaturas de procesamiento más bajas, en consecuencia. Por ejemplo, la temperatura de 200 °C se mantiene dentro de la cámara de procesamiento para materia prima de EPS con una densidad de 16 kg/m3. La temperatura puede medirse y regularse por medio de termopares y/o controladores PID (controladores proporcionales-integrales-derivados).

En el presente ejemplo, la carga de la cámara tubular de 800 mm de largo con materia prima de EPS preprocesada ocurre en 7 segundos. Después de que la unidad giratoria 101 haya girado 90 grados en la dirección en el sentido de las manecillas del reloj alrededor de un eje central, el contenido de la cámara ilustrativa mencionada anteriormente sufre compresión junto con calentamiento simultáneo, de modo que las partículas de EPS se funden, homogeneizan y compactan para formar un producto en forma de disco de aproximadamente 16 mm de grosor. Dicho producto en forma de disco aún no se retira del aparato 100, y el proceso de compactación continúa. La unidad giratoria sigue girando de la misma manera, con lo cual la compresión de la materia prima en una de las cámaras tubulares 10, 11, 12, 13 siempre ocurre simultáneamente con la carga de la cámara tubular adyacente por la siguiente porción de materia prima (pasos e, f).

Cada vez que se completa la formación del producto compactado en forma de disco, el elemento compresor 35 vuelve a su posición inicial para permitir la rotación sin obstáculos de la unidad giratoria 101 (paso g).

La ejecución de ciclos secuenciales de carga-compresión mientras se preserva un producto comprimido dentro de las cámaras de procesamiento da como resultado una situación, sobre la que cada uno formó posteriormente pilas de discos delgados a aquellos, ya formados durante ciclos anteriores; al mismo tiempo, los discos previamente formados se fusionan bajo un impacto combinado de calor y presión. De este modo, se forma un producto compactado en forma de varilla dentro de cada cámara de procesamiento, cuya longitud aumenta con cada ciclo de carga-compresión posterior. Al cargar cámaras tubulares que ya contienen un producto compactado de cierta longitud, puede detectarse un aumento en la presión asociada al transportador. El aumento de la presión se produce proporcionalmente a la reducción del espacio libre dentro de cada cámara tubular, que se produce en la generación paso a paso de dicho producto compactado.

Por lo tanto, el material de materia prima se comprime en la cámara de procesamiento, representada en la Figura 11 por la cámara tubular ilustrativa 10 (II), hasta que una pieza de material compactado en forma de varilla, formada dentro de dicha cámara de procesamiento, alcanza una longitud predeterminada, en la presente descripción, 400 mm (la mitad de la longitud de la cámara tubular, de acuerdo con el presente ejemplo) (paso h). Un momento en el que dicha pieza en forma de varilla ha alcanzado una longitud predeterminada es detectable por sensores, por ejemplo, sensores de presión y/o resistencia. Una señal es mediada a los controladores, que inician la abertura del obturador 37. El obturador se abre a la misma velocidad que el pistón de compresión 35 empuja el producto compactado fuera del aparato 100 a través del puerto de descarga 6 (paso i). Al mismo tiempo, el segundo medio de transporte (no se muestra) puede ponerse en acción para transportar el producto compactado a, por ejemplo, la bandeja de recolección. Cuando el producto compactado se retira completamente del aparato 100, el cierre del obturador 37 se produce automáticamente.

Un producto final obtenido por la presente descripción es una varilla de poliestireno compactado que tiene los siguientes parámetros:

- longitud: 400 mm;

- diámetro (corte transversal): 190 mm;

- volumen cúbico: 11,3 dm3;

- peso: 11,8 kg.

El volumen aparente (peso por volumen), definida como el peso por unidad de volumen del producto compactado por lo tanto obtenido, se encuentra dentro del rango de aproximadamente 1000-1050 kg/m3. Para comparar, el volumen aparente de un artículo de EPS sin procesar es de aproximadamente 16 kg/m3. La relación compactación/compresión alcanzable constituye, por lo tanto, al menos 60 : 1 y puede aumentarse aún más. En la práctica, el producto compactado, que puede obtenerse por el método y el aparato/conjunto descrito por la presente descripción, tiene un volumen aparente aumentado 68-72 veces en comparación con la de la materia prima de residuos porosos, como las cajas de EPS desechadas utilizadas por la industria alimentaria, por ejemplo. Además, las varillas de poliestireno obtenidas por la presente descripción se caracterizan por una alta consistencia de las mismas, lo que indica la ausencia de partículas no fundidas/no fusionadas en el producto. Otra característica distintiva del producto por lo tanto obtenido es que el contenido de aire en la varilla de poliestireno compactado mencionado se acerca al valor cero, es decir, el producto compactado casi no contiene aire. El contenido de aire en el producto de poliestireno que puede obtenerse por el método y al utilizar el aparato/conjunto descrito por la presenta descripción se encuentra dentro del intervalo de 0,1 -1 %, preferiblemente, 0,25 - 0,5 %.

Con los parámetros actuales, el conjunto 500 puede configurarse para procesar 600 metros cuadrados (m3) de material de EPS desechado por hora. El conjunto es totalmente escalable; por lo tanto, pueden lograrse fácilmente tasas de compactación aún mayores. Por lo tanto, las varillas de poliestireno compactado no requieren procesamiento adicional y pueden reusarse directamente.

El concepto inventivo descrito aquí es particularmente adecuado para la compactación de artículos fabricados a partir de espumas de poliestireno expandido (EPS)/EPS. Aún así, el aparato inventivo y el conjunto pueden implementarse para procesar cualquier tipo de termoplásticos, incluidos, entre otros, tereftalato de polietileno (PET), cloruro de polivinilo (PVC), polietileno de alta densidad (HDPE), polietileno de baja densidad (LDPE), polipropileno (PP) o poliestireno (PS).

En consecuencia, una persona cualificada puede, sobre la base de esta descripción y conocimiento general, aplicar las enseñanzas proporcionadas para implementar el alcance de la presente invención según se define por las reivindicaciones anexas en cada caso de uso particular con las modificaciones, eliminaciones y adiciones necesarias sin divergir del punto de apoyo de la misma. Por lo tanto, la invención y sus realizaciones no se limitan a los ejemplos descritos anteriormente; en cambio, generalmente pueden variar dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Un aparato (100) para compactar materia prima termoplástica, que comprende una unidad giratoria (101) dispuesta entre el primer y segundo paneles estacionarios(1, 5), dicha unidad giratoria (101) comprende una serie de cámaras tubulares huecas (10, 11, 12, 13), en las que se produce la compactación de la materia prima, dispuestas simétricamente alrededor de un eje de rotación y dispuestas horizontalmente entre discos giratorios (8, 9) de manera que las porciones de extremo de cada cámara tubular atraviesan dichos discos (8, 9) y sobresalen hacia fuera de las superficies exteriores de los mismos, dicha unidad giratoria comprende además un número de elementos de calentamiento (22, 23, 24, 25), dispuestos entre discos giratorios (8, 9) de manera que cada elemento de calentamiento encierra una cámara tubular correspondiente; en el que el primer panel estacionario (1) es un panel frontal y comprende una primera abertura (2) y una segunda abertura (36), dispuestas para ajustarse a las aberturas de extremo de dos cámaras tubulares adyacentes (10, 11, 12, 13), y en el que el segundo panel estacionario (5) es un panel posterior y comprende una abertura (6) dispuesta para ajustarse a una abertura de extremo de cualquiera de las cámaras tubulares (10, 11, 12, 13) y alinearse en el plano horizontal con la segunda abertura (36) del panel frontal(1).

2. El aparato (100) de la reivindicación 1, que comprende un eje trasero (30) que forma un eje de rotación para la unidad giratoria (101).

3. El aparato (100) de la reivindicación 1, que comprende una carcasa estacionaria (34) para recibir la unidad giratoria (101).

4. El aparato (100) de cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, en el que la unidad giratoria (101) comprende cuatro cámaras tubulares dispuestas simétricamente alrededor de un eje de rotación de manera que cada cámara se separa de dos cámaras adyacentes por un giro de 90 grados, y en el que la unidad giratoria (101) se configura para girar paso a paso, al ejecutar cada vez un giro de 90 grados alrededor de un eje de rotación en la dirección en el sentido de las manecillas del reloj.

5. El aparato (100) de la reivindicación 1, en el que las aberturas (2, 36, 6) tienen idéntica forma, tamaño y diámetro.

6. El aparato (100) de la reivindicación 1, que comprende un obturador (37) que puede montarse contra la abertura del panel posterior (6) para sellar dicha abertura durante la operación de compactación, y un elemento de bloqueo (32) para fijar la unidad giratoria (101) en posición estática.

7. El aparato (100) de la reivindicación 1, que comprende un número de elementos de expansión (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21), colocados para rodear las porciones de extremo de cada cámara tubular (10, 11, 12, 13) que sobresalen hacia fuera de las superficies exteriores de los discos (8, 9).

8. Un conjunto (500), para procesar y compactar materia prima termoplástica, que comprende una trituradora (300), un medio de transporte (200), un aparato compactador (100) según se define en cualquiera de las reivindicaciones 1-7, y un elemento compresor (35), en el que la trituradora (300) se dispone para precortar materia prima en bruto para reducir el tamaño físico de la misma, en el que los medios de transporte (200) se disponen para transportar materia prima de tamaño reducido hacia el aparato compactador (100) y en el que el aparato (100) se dispone para recibir dicha materia prima de tamaño reducido en una de las cámaras tubulares (10, 11, 12, 13) a través de la primera abertura (2) del panel frontal (1), y en la que el aparato (100) se dispone para recibir el elemento compresor (35) en la cámara tubular, adyacente a la cámara de recepción de la materia prima, a través de la segunda abertura (36) del panel frontal (1), dicho elemento compresor (35) se dispone para ejecutar un movimiento alternativo lineal dentro de la cámara tubular en dirección a la abertura del panel posterior (6) sellada por un obturador (37), y en el que los elementos de calentamiento (22, 23, 24, 25) se disponen para suministrar energía térmica al contenido de las cámaras tubulares correspondientes (10, 11, 12, 13) durante la operación de compactación.

9. El conjunto (500) de la reivindicación 8, en el que el aparato (100) se dispone para recibir el elemento compresor (35) en la cámara tubular, separado de la cámara de recepción de materia prima por un giro de 90 grados.

10. El conjunto (500) de la reivindicación 8 que comprende además un dispositivo alimentador para precortar la materia prima en bruto y dispuesto aguas arriba con respecto a la trituradora (300) y/o un segundo medio de transporte para transportar el producto compactado a una bandeja de recolección, dispuesto aguas abajo con respecto al aparato compactador (100).

11. El conjunto (500) según se define en la reivindicación 8, para procesar y compactar espumas de poliestireno expandido (EPS) y/o espumas de poliestireno expandido, en particular, cajas de empaque de EPS desechadas.

12. Un método para procesar y compactar materia prima termoplástica por medio del conjunto (500), según se define en cualquiera de las reivindicaciones 8 y 9, que comprende al menos los siguientes pasos:

a) reducir el tamaño físico de la materia prima en bruto en la trituradora (300);

b) transportar materia prima de tamaño reducido hacia el aparato compactador (100) por los medios de transporte (200);

c) suministrar materia prima de tamaño reducido a una de las cámaras tubulares (10, 11, 12, 13) a través de la abertura de suministro de materia prima (2) hasta recibir una señal de que el llenado está completo; d) configurar la unidad giratoria (101) para ejecutar el movimiento de rotación hasta que la cámara que contiene la materia prima se alinea con el elemento compresor que recibe la abertura (36) mientras que una de las cámaras tubulares, adyacente a la cámara que contiene la materia prima, se alinea con la abertura de suministro de materia prima (2);

e) realizar el paso (c) con respecto a la cámara tubular alineada con la abertura de suministro de materia prima (2);

f) simultáneamente con el paso (e) configurar el elemento compresor (35) para que entre en la cámara que contiene la materia prima, alineada con el elemento compresor que recibe la abertura (36) a través de dicha abertura (36) y ejecutar un movimiento lineal dentro de dicha cámara de alimentación en una dirección de la abertura de descarga (6), sellada por el obturador (37), hasta recibir una señal de que se alcanza el grado deseado de compactación;

g) devolver el elemento compresor (35) a una posición inicial;

h) realizar los pasos (d-g) hasta recibir una señal de que un producto compactado formado por compresión de la materia prima en una de las cámaras tubulares (10, 11, 12, 13) ha alcanzado una longitud predeterminada; i) liberar el obturador (37) y descargar el producto compactado a través de la abertura (6), en la que la energía térmica es suministrada al contenido de las cámaras tubulares durante la operación de compactación por los elementos de calentamiento dispuestos de tal manera que rodean cada cámara tubular (10, 11, 12, 13).

13. El método de la reivindicación 12, en el que la unidad giratoria (101) se bloquea en posición estática por un elemento de bloqueo (32) en períodos entre rotaciones.