IT201900018698A1 - Dosatore continuo per materie plastiche granulari e simili provvisto di un sistema di pulizia - Google Patents

Description

DOSATORE CONTINUO PER MATERIE PLASTICHE GRANULARI E SIMILI PROVVISTO DI UN SISTEMA DI PULIZIA

La presente invenzione riguarda un dosatore continuo per materie plastiche granulari e simili, ed in particolare un dosatore comprendente un sistema per la pulizia delle tramogge e delle coclee del dosatore, preferibilmente in modo automatico.

È noto che nei procedimenti di estrusione in continuo delle materie plastiche il materiale estruso è tipicamente ottenuto come combinazione di una pluralità di componenti (c.d. ricetta), che devono essere dosati e miscelati accuratamente prima di essere alimentati all’estrusore. A tale scopo viene utilizzata una apparecchiatura di dosaggio e miscelazione che può essere sostanzialmente di due tipi, ovvero ad alimentazione continua o alimentazione a lotti (c.d. batch).

Nel primo tipo di apparecchiatura ogni componente è caricato in una tramoggia provvista di un dispositivo di pesata indipendente (es. celle di carico), e regolando il sistema di trasporto motorizzato associato all’uscita della tramoggia (es. coclea) è possibile mantenere costante nel tempo il flusso di alimentazione di ogni materiale costituente la ricetta nel dovuto rapporto. In pratica, ogni coclea alimenta il materiale ad un miscelatore a cascata dove i materiali provenienti dalle varie tramogge convergono per essere miscelati prima di scendere in una tramoggia che alimenta un estrusore.

Nel secondo tipo di apparecchiatura ogni componente è caricato in una tramoggia priva di un dispositivo di pesata, e lo scarico del materiale avviene per gravità tramite l’apertura temporizzata di una serranda inferiore in modo che il materiale sia caricato su una sottostante bilancia avente una capacità definita in volume che determina il lotto di dosaggio. L’apertura sequenziale delle diverse tramogge permette di ottenere il lotto di dosaggio con la corretta ricetta come somma di pesate parziali dei diversi componenti, così il lotto è pronto per essere scaricato in un miscelatore dove i materiali vengono miscelati per alimentare in modo omogeneo e continuo la vite dell’estrusore.

Nel seguito si farà riferimento al primo tipo di apparecchiatura specificamente provvista di una coclea motorizzata quale sistema di trasporto associato allo scarico della tramoggia, ma è chiaro che quanto detto è applicabile ad una apparecchiatura analoga provvista di un sistema di trasporto equivalente alla coclea motorizzata.

Una fase piuttosto critica del procedimento di estrusione in continuo è il cambio di ricetta tra un lotto di produzione e il successivo, poiché questa fase di transizione implica attività e procedure che richiedono l’intervento di operatori per la sostituzione dei materiali costituenti la ricetta (scarico dei vecchi materiali, pulizia delle tramogge e carico dei nuovi materiali), nonché la produzione di scarti di lavorazione con relative perdite di efficienza e generazione di costi.

La presente invenzione affronta, in particolare, i problemi legati allo scarico ed alla pulizia delle tramogge e delle coclee nei dosatori continui di tecnica nota nei quali in caso di orientamento orizzontale dell’asse della coclea, come quello illustrato nella sezione di Fig.1A, lo scarico del vecchio materiale avviene attraverso un’uscita U, ricavata nella parte inferiore del tubo T e del cannotto C contenente la vite V, allineata verticalmente con l’imboccatura R che riceve il materiale dalla tramoggia soprastante. In caso di asse della coclea inclinato verso il basso, ovvero con l’estremità esterna più bassa della estremità interna come mostrato nella vista prospettica posteriore di Fig.1B, un’altra soluzione nota è l’apertura del tubo T alla estremità esterna sbloccando e ruotando il motore M che aziona la vite V e poi rimuovendo l’insieme formato dal cannotto C con la vite V, così da fare defluire il materiale per gravità verso l’esterno. Osservando tali figure si possono notare i seguenti inconvenienti:

a) l’apertura dell’uscita U è manuale poiché il tubo T è chiuso da una serranda scorrevole S che deve essere azionata dall’operatore, ed anche automatizzare tale apertura è difficile poiché la serranda S è sotto al tubo T in una posizione dove lo spazio è limitato;

b) anche lo sbloccaggio/rotazione del motore M e la successiva rimozione dell’insieme vite/cannotto è necessariamente una operazione manuale, che inoltre è molto più laboriosa della semplice apertura della serranda S considerando anche l’operazione inversa da eseguire alla fine del cambio di ricetta per fare ripartire il dosatore;

c) per la pulizia della coclea orizzontale è anche necessario invertire il senso di rotazione della vite V per portare il materiale residuo presente nel cannotto C verso l’uscita U, per cui il motore M deve essere predisposto per operare in entrambe le direzioni;

d) sia che la rimozione del materiale avvenga attraverso l’uscita U o l’estremità esterna del tubo T, tali elementi non sono associati ad un contenitore di raccolta del materiale residuo, per cui un operatore deve collocare manualmente un sacco o un contenitore di raccolta al momento dello scarico, e ciò risulta particolarmente scomodo e faticoso nel caso di un impianto in cui il dosatore è posto ad un’altezza tale per cui l’operatore deve percorrere una o due rampe di scale per arrivare al punto di scarico e poi deve riportare giù per le scale il contenitore di raccolta pieno.

Scopo della presente invenzione è pertanto quello di fornire un dosatore che sia esente dagli inconvenienti sopra descritti. Detto scopo viene conseguito con un dosatore comprendente, per ciascuna tramoggia, un connettore posizionato tra l’uscita della coclea e l’ingresso al miscelatore, un tubo di scarico che si dirama dalla parte inferiore del connettore al di sotto della coclea, ed un otturatore a cucchiaio mobile in detto connettore tra una posizione di lavoro in cui chiude il tubo di scarico ed una posizione di scarico in cui chiude l’ingresso al miscelatore e devia il materiale verso il tubo di scarico. Ulteriori caratteristiche vantaggiose del dosatore in oggetto sono specificate nelle rivendicazioni dipendenti.

Il vantaggio principale di questo dosatore risiede quindi nel fatto che, grazie alla sua innovativa struttura, lo scarico del materiale avviene attraverso il tubo di scarico senza che sia necessario aprire la serranda S, invertire la rotazione della vite V o sbloccare e ruotare il motore M per rimuovere l’insieme vite/cannotto.

Un secondo vantaggio del presente dosatore è quello di poter usare la coclea stessa per accelerare la rimozione del materiale, preferibilmente aumentando al massimo la sua velocità di alimentazione.

Un terzo vantaggio del suddetto dosatore deriva dal fatto che l’apertura e chiusura dell’otturatore può essere facilmente automatizzata poiché l’otturatore può essere comandato da un attuatore comodamente collocato a fianco del connettore.

Un altro vantaggio del dosatore in questione, nella sua forma realizzativa preferita, è quello di prevedere anche un circuito di raccolta del materiale scaricato mediante dei collettori di scarico che uniscono le estremità esterne dei tubi di scarico e sono collegati a un dispositivo di generazione del vuoto (es. pompa o tubo Venturi). In questo modo, la raccolta del materiale scaricato non richiede manodopera con notevole risparmio di tempo e fatica soprattutto nel caso di un dosatore posto a notevole altezza. Ancora un altro vantaggio di questo dosatore deriva dal fatto di potere essere facilmente realizzato con un sistema di pulizia completamente automatico e di essere composto solo da componenti tradizionali, semplici ed economici.

Ulteriori vantaggi e caratteristiche del dosatore secondo la presente invenzione risulteranno evidenti agli esperti del ramo dalla seguente descrizione dettagliata e non limitativa di una sua forma realizzativa con riferimento agli annessi disegni in cui:

le Figg.1A e 1B sono viste di due tipi di coclea di un dosatore di tecnica nota; la Fig.2 è una vista prospettica superiore di un dosatore secondo la presente invenzione;

la Fig.3 è una vista prospettica superiore di una coclea del dosatore di Fig.2 con il relativo connettore e tubo di scarico; e

le Figg.4 e 5 sono viste in sezione verticale dei componenti di Fig.3, l’otturatore essendo rispettivamente in posizione di lavoro e di scarico.

Facendo riferimento alle figure da 2 a 5, si vede che un dosatore secondo la presente invenzione comprende tradizionalmente una pluralità di tramogge gravimetriche 1, quattro nell’esempio illustrato di cui solo due visibili in Fig.2, che alimentano i diversi componenti del materiale da estrudere ad un miscelatore 2 attraverso rispettive coclee motorizzate 3. Ciascuna coclea 3 comprende un tubo 4 all’interno del quale è alloggiato un cannotto 5 nel quale ruota una vite 6 azionata da un motore 7 posto alla estremità esterna del tubo 4.

Le tramogge 1 possono essere rimovibili per essere svuotate dal materiale in esse rimanente a causa di un cambio di ricetta in occasione del passaggio ad un nuovo lotto di produzione, se dotate di una serranda inferiore, oppure per una pulizia periodica approfondita dopo lo scarico del materiale per gravità se il foro inferiore di uscita è libero.

Un primo aspetto innovativo del dosatore secondo la presente invenzione risiede nel fatto, come accennato in precedenza, che l’uscita di ciascuna coclea 3 non è in diretto collegamento con il miscelatore 2, come nella tecnica nota, ma è collegata ad un connettore 8 dal quale un tubo di scarico 9 si dirama inferiormente. Un otturatore 10, sagomato sostanzialmente a cucchiaio e rivolto con la parte concava verso la vite 6, è disposto in modo mobile all’interno del connettore 8 ed è mosso da un attuatore 11, ad esempio un cilindro pneumatico, disposto su un fianco del connettore 8.

Nella figure 4 e 5, l’otturatore 10 è mostrato rispettivamente in posizione di lavoro, in cui chiude il tubo di scarico 9 e lascia passare il materiale attraverso il connettore 8 verso il miscelatore 2, ed in posizione di scarico in cui funge da deviatore chiudendo il passaggio verso il miscelatore 2 per dirigere verso il tubo di scarico 9 il materiale in uscita dalla coclea 3. La commutazione tra le posizioni di lavoro e di scarico dell’otturatore 10 (e viceversa) può essere realizzata manualmente o, in un secondo aspetto innovativo, attraverso un relativo attuatore 11 collegato ad un’unità di controllo (non mostrata).

Inoltre, il dosatore comprende preferibilmente dei dispositivi soffianti e/o vibratori per rimuovere particelle di materiale eventualmente rimanenti su pareti o parti della tramoggia e della coclea, in particolare nella parte inferiore della coclea 3 tra la base della vite 6 ed il motore 7 nel caso di coclea inclinata verso il basso. Per facilitare la rimozione di tali particelle è preferibile praticare nel cannotto 5 una pluralità di fori in corrispondenza di una scanalatura circonferenziale (non mostrata) ricavata nella zona di possibile ristagno di materiale, tali fori essendo abbastanza piccoli da evitare la fuoriuscita del materiale granulare, nonché ricavare almeno un foro nel tubo 4 in corrispondenza di detta scanalatura. In questo modo, è possibile iniettare aria compressa attraverso questi fori creando dei getti che soffiano via il materiale residuo spingendolo verso il tubo di scarico 9, così da ripulire il cannotto 5 e la vite 6 su tutta la loro lunghezza.

Nella forma realizzativa preferita, in un terzo aspetto innovativo, le estremità esterne dei tubi di scarico 9 sono collegate a dei collettori (non mostrati) che formano un circuito di raccolta del materiale scaricato, tale circuito essendo in comunicazione con un dispositivo di generazione del vuoto (non mostrato). In questo modo, i dispositivi soffianti e/o vibratori vengono azionati per completare la pulizia della tramoggia e della coclea mentre è attivo il trasporto pneumatico in depressione nel circuito di raccolta. Si noti che in questo modo i suddetti fori praticati nel tubo 4 e nel cannotto 5 in corrispondenza della parte inferiore della coclea 3 possono anche essere utilizzati come semplici fori di aspirazione, sfruttando la depressione nel circuito di raccolta per generare i getti di pulizia senza necessità di collegare i fori ad una fonte di aria compressa.

Il materiale scaricato viene raccolto in un contenitore di recupero che può essere ad azionamento manuale o automatico e può essere un contenitore singolo, se i materiali scaricati dalle varie tramogge vengono mischiati, o multiplo se ciascun materiale scaricato viene tenuto separato per essere riutilizzato. Si noti che in quest’ultimo caso la pulizia delle diverse tramogge avverrà in sequenza temporizzata, grazie all’unità di controllo, in modo da tenere separati i materiali da recuperare, mentre nel primo caso le tramogge possono essere pulite tutte contemporaneamente visto che i materiali verranno raccolti in un singolo contenitore.

In pratica, una volta programmata una richiesta di scarico, pulizia e sostituzione del materiale di una data tramoggia, alla fine di un lotto di produzione stabilito oppure su richiesta dell’operatore per motivi non programmati, vengono eseguite le seguenti operazioni in sequenza e con adeguati intervalli di attesa:

• l’attuatore 11 muove l’otturatore 10 dalla posizione di lavoro alla posizione di scarico;

• il dispositivo di generazione del vuoto viene attivato;

• la coclea 3 viene accelerata, preferibilmente portandola alla massima velocità, per velocizzare l’operazione di scarico e svuotamento della tramoggia;

• il sistema di aspirazione ed accumulo del materiale scaricato lo convoglia in un contenitore opportuno;

• i dispositivi soffianti e/o vibratori sono attivati per rimuovere particelle di materiale eventualmente rimanenti su pareti o parti della tramoggia e della coclea;

• la coclea 3 viene fermata;

• il dispositivo di generazione del vuoto viene disattivato;

• l’attuatore 11 riporta l’otturatore 10 in posizione di lavoro.

Risulta quindi evidente che con il dosatore secondo la presente invenzione è possibile realizzare il cambio di ricetta del materiale estruso in modo completamente automatico, e quindi con un notevole risparmio di tempo e manodopera e allo stesso tempo un minore spreco di materiale.

È chiaro che la forma realizzativa del dosatore secondo l'invenzione sopra descritta ed illustrata costituisce solo un esempio suscettibile di numerose variazioni. In particolare, l’esatta forma e disposizione degli elementi 8, 9, 10 e 11 può variare alquanto a seconda di specifiche esigenze costruttive fin tanto che viene mantenuta la struttura generale sopra descritta. Ad esempio, il connettore 8 potrebbe estendersi in orizzontale per cui l’otturatore 10 si sposterebbe orizzontalmente ed il tubo di scarico 9 sarebbe a lato della coclea 3 invece che al di sotto di essa.

Inoltre è ovvio che anche se gli attuatori 11 in genere sono di tipo pneumatico, essi possono essere di qualsiasi tipo idoneo allo scopo (idraulico, elettrico, magnetico, etc.).

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dosatore continuo per materiali granulari comprendente una pluralità di tramogge gravimetriche (1) ciascuna delle quali è configurata per alimentare un sottostante miscelatore (2) attraverso un rispettivo sistema di trasporto motorizzato associato all’uscita della tramoggia gravimetrica (1), nonché un’unità di controllo che comanda detti sistemi di trasporto motorizzati, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre, per ciascuna tramoggia gravimetrica (1), un connettore (8) posizionato tra l’uscita del sistema di trasporto motorizzato ed un ingresso a detto miscelatore (2), un tubo di scarico (9) che si dirama da detto connettore (8), ed un otturatore (10) mobile nel connettore (8) tra una posizione di lavoro, in cui chiude detto tubo di scarico (9) e lascia passare il materiale granulare attraverso il connettore (8) verso il miscelatore (2), ed una posizione di scarico in cui chiude il passaggio verso detto ingresso al miscelatore (2) e devia verso il tubo di scarico (9) il materiale granulare in uscita dal sistema di trasporto motorizzato.
2. 2. Dosatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre, per la commutazione di ciascun otturatore (10) tra la posizione di lavoro e la posizione di scarico e viceversa, un relativo attuatore (11) operativamente collegato all’unità di controllo.
3. 3. Dosatore secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre un circuito di raccolta del materiale scaricato attraverso i tubi di scarico (9), detto circuito di raccolta essendo in comunicazione con un dispositivo di generazione del vuoto, che è operativamente collegato all’unità di controllo, e con un contenitore di raccolta del materiale scaricato, preferibilmente un contenitore multiplo ad azionamento automatico che è operativamente collegato all’unità di controllo.
4. 4. Dosatore secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l’otturatore (10) è sagomato sostanzialmente a cucchiaio e rivolto con la sua parte concava verso l’uscita del sistema di trasporto motorizzato.
5. 5. Dosatore secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre dispositivi soffiatori e/o vibratori che sono operativamente collegati alla unità di controllo e disposti in posizioni tali da rimuovere particelle di materiale eventualmente rimanenti su pareti o parti della tramoggia (1) e/o del sistema di trasporto motorizzato.
6. 6. Dosatore secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il sistema di trasporto motorizzato consiste in una coclea (3).
7. 7. Dosatore secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che la coclea (3) comprende un tubo (4) all’interno del quale è alloggiato un cannotto (5) nel quale ruota una vite (6) azionata da un motore (7) posto alla estremità esterna di detto tubo (4).
8. 8. Dosatore secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che il cannotto (5) è provvisto di una pluralità di fori, abbastanza piccoli da evitare la fuoriuscita del materiale granulare, in corrispondenza di una scanalatura circonferenziale ricavata nella zona della coclea (3) tra la base della vite (6) ed il motore (7), ed il tubo (4) è provvisto di almeno un foro in corrispondenza di detta scanalatura circonferenziale, detto almeno un foro essendo preferibilmente collegato ad una fonte di aria compressa.
9. 9. Dosatore secondo la rivendicazione 7 o 8, caratterizzato dal fatto che il motore (7) è montato sulla estremità esterna del tubo (4) in modo tale da poter essere sbloccato e ruotato rispetto ad esso, e dal fatto che l’insieme del cannotto (5) e della vite (6) è estraibile dal tubo (4) quando il motore (7) è ruotato.
10. 10. Procedimento per la pulizia di una o più tramogge (1) di un dosatore secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto di comprendere le seguenti operazioni in sequenza e con adeguati intervalli di attesa: • l’attuatore (11) muove l’otturatore (10) dalla posizione di lavoro alla posizione di scarico; • il dispositivo di generazione del vuoto viene attivato; • il sistema di trasporto motorizzato viene accelerato, preferibilmente portandolo alla massima velocità; • il sistema di aspirazione ed accumulo del materiale scaricato lo convoglia in un contenitore opportuno; • i dispositivi soffianti e/o vibratori sono attivati per rimuovere particelle di materiale eventualmente rimanenti su pareti o parti della tramoggia (1) e/o del sistema di trasporto motorizzato; • il sistema di trasporto motorizzato viene fermato; • il dispositivo di generazione del vuoto viene disattivato; • l’attuatore (11) riporta l’otturatore (10) in posizione di lavoro.
11. 11. Procedimento secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che l’unità di controllo esegue la sequenza di operazioni contemporaneamente su una pluralità di tramogge (1) oppure su ciascuna tramoggia (1) da pulire una dopo l’altra.