IT8319009A1

IT8319009A1 - Apparecchio rotativo a piu' stadi per la lavorazione di materiali plastici e polimeri

Info

Publication number: IT8319009A1
Application number: IT1983A19009A
Authority: IT
Original assignee: Usm Corp
Priority date: 1982-01-04
Filing date: 1983-01-04
Publication date: 1984-07-04
Also published as: GB2114500B; GB2114500A; CA1204430A; IT1159805B; JPS58160132A; IT8319009A0; DE3300135A1; FR2519289B1; NL8300006A; US4402616A; FR2519289A1; JPS58160032A

Description

"APPARECCHIO ROTATIVO A PIU' STADI PER LA LAVORAZIONE DI MATERIALI PLASTICI E POLIMERI"

R I A S S U N T O

Un apparecchio di lavorazione rotativo a molti stadi particolarmente utile per lavorare materiali plastici e polimeri. L'apparecchio di lavorazione rotativo a molti stadi include un elemento ruotabile portante una pluralit? di canali di lavorazione ed un elemento stazionario che fornisce una superficie di chiusura coassiale disposta in modo cooperativo con i canali per fornire una pluralit? di passaggi di lavorazione racchiusi. Anche associati con l'elemento stazionario vi sono entrate, uscite ed organi di bloccaggio per ciascun passaggio e disposti in modo tale che il materiale alimentato al passaggio pu? essere spinto in avanti dalle pareti del canale, e raccolto in corrispondenza dell'organo di bloccaggio per lo scarico da un passaggio di uno stadio ad un passaggio di un altro stadio. La geometria del passaggio che riceve il materiale viene scelta in modo da fornire un'ottima efficacia di lavorazione, risultante in una capacit? di regime di lavorazione per quel passaggio maggiore del regime con cui il materiale viene fornito al passaggio..Mezzi di controllo del regime di trasferimento del materiale regolabili sono disposti vicino all'entrata del passaggio di ricevimento del materiale in modo che il regime di lavorazione del passaggio pu? essere regolato per la coordinazione con il regime con cui il materiale viene fornito al passaggio.

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un apparecchio di lavorazione e pi? particolarmente la presente invenzione riguarda apparecchi di lavorazione rotativi a molti stadi particolarmente utili per lavorare i materiali plastici e polimeri.

Apparecchi di lavorazione rotativi sono noti nella tecnica. Dettagli relativi a tali apparecchi di lavorazione vengono descrittinei brevetti U.S.A. N? 4.142.805, 4.194.841, 4.207.004, 4.213.709, 4.227.816, 4.255.059, 4.289.319 e 4.300.842.

Tutti i brevetti sopra citati vengono qui incorporati per riferimento.

Sono anche noti nella tecnica apparecchi di lavorazione rotativi a molti stadi. Il brevetto U.S.A. N? 4.227.816 riguarda specificatamente un apparecchio di lavorazione rotativo avente due stadi in tre sezioni. Gli apparecchi di lavorazione rotativi del brevetto U.S.A. N? 4.227.816 comprendono elemento o rotore ruotabile portante una pluralit? di canali di lavorazione ed un elemento stazionario che fornisce una superficie di chiusura coassiale disposta in modo cooperativo con i canali per fornire passaggi di lavorazione racchiusi. Anche associati con l'elemento stazionario di solo entrate, uscite ed organi di bloccaggio per ciascun passaggio e passaggi o scanalature di trasferimento del materiale formati nella superficie di chiusura dell'elemento stazionario ed atti a trasferire il materiale da un passaggio (o passaggi) di uno stadio ad un passaggio (o passaggi) di un altro stadio. Come descritto nel brevetto U.S.A. 4.227.816, uno stadio dilavorazione comporta due sezioni principali o di alimentazione.

Ciascuna sezione principale o di alimentazione del primo stadio ? disposta a ciascuna estremit? delrotore ed esse sono separate l'una dall'altra da un secondo stadio di lavorazione atto a ricevere materiale da ciascuna sezione nel primo stadio.

Il brevetto U.S.A. N? 4.213.709 riguarda anch'esso un apparecchio di lavorazione rotativo a molti stadi che fornisce due stadi di lavorazione che includono un passaggio di lavorazione primario interconnesso ad un ulteriore passaggio di lavorazione. L'apparecchio di lavorazione preferito comporta due passaggi di lavorazione principali, ciascuno disposto a ciascuna estremit? del rotore con i passaggi di lavorazione primari separati da due ulteriori passaggi di lavorazione attiaricevere materiale dai passaggi di lavorazione primari. Negli apparecchi di lavorazione descritti nei brevetti U.S.A. 4.213.709 e 4.227.816, i passaggi atti a ricevere il materiale dai passaggi di un altro stadio sono di una geometr?a prescelta rispetto alla geometria dei passaggi da cui viene ricevuto il materiale. Essenzialmente la geometria viene scelta in modo da fornire al passaggio di ricevimento del materiale la capacit? di lavorare e scaricare materiale ad un regime di volume che ? inferiore al regime con cui il materiale viene ricevuto dal'passaggio. Tali geometrie assicurano un riempimento completo dei passaggi di ricevimento e di conseguenza forniscono un regime uniforme di scarico ed una pressione uniforme di scarico peril materiale lavorato nell'apparecchio.

Si sono tuttavia sviluppate serie complicazioni negli apparecchi rotativi di lavorazione a molti stadi in cui una geometria differenti ? necessaria per i passaggi che ricevono il materiale da un passaggio o passaggi di un altro stadio. Per esempio, certe lavorazionipolimere richiedono una geometria di passaggio che fornisce al passaggio la capacit? di lavorare e scaricare materiale ad un regime di volume maggiore del regime con cui il materiale viene ricevuto da passaggio. Questa variazione o disaccoppiamento tra il regime con cui il passaggio riceve materiale e il regime o capacit? volumetrica del passaggio a lavorare e scaricare materiale, pu? provocare fluttuazioni di pressione, flusso etemperatura molto grandi in modo serio, particolarmente in corrispondenza dello scarico dell'apparecchio di lavorazione rotativo.

La presente invenzione ? diretta ad un apparecchio di lavorazione rotativo a molti passaggi avent? un'originale e perfezionata progettazione e che fornisce vantaggi speciali in termini di efficacia, qualit? di prodotto e caratteristiche complessive di prestazioni della lavorazione.

Gli apparecchi di lavorazione rotativi della presente invenzione comprendono un elemento ruotabile portante almeno due canali anulari ed un elemento stazionario che fornisce una superficie di chiusura coassiale disposta operativamente con i canali in modo da fornire passaggi di lavorazione racchiusi. Ciascun passaggio di lavorazione ha un'entrata, un'uscita ed un organo di'bloccaggio di canale associato con l'elemento stazionario e disposto e adattato in modo tale che il materiale alimentato all'entrata pu? essere portato avanti dalle pareti del canale ruotabile fino all'organo di bloccaggio per lo scarico dal passaggio.

Scanalature di trasferimento del materiale sono formate nella superficie coassiali dell'elemento stazionario per fornire mezzi per trasferire il materiale tra i passaggi di lavorazione.

Uno o pi? dei passaggi sono primi passaggi di lavorazione operanti in parallelo ed aventi geometrie prescelte per ottimizzare l'efficiacia della funzione di lavorazione assegnata al passaggio o passaggi. Un ulteriore passaggio di lavorazione ? disposto verso l'esterno del primo passaggio di lavorazione e opera in serie con esso o con essi. La geometria dell'ulteriore passaggio di lavorazione viene scelta in modo da fornire al passaggio una capacit? di lavorare e scaricare materiale ad un regime di volume maggiore del regime con cui il materiale viene fornito al passaggio. Una scanalatura di trasferimento del materiale posizionata vicino all'uscita del primo passaggio di lavorazione ? comunicante con essa e l'entrata dell'ulteriore passaggio di lavorazione, trasferisce il materiale dal primo passaggio di lavorazione all'ulteriore passaggio di lavorazione. Mezzi di controllo regolabili del regime di trasferimento del materiale sono disposti nell'ulteriore passaggio di lavorazione e forniscono al passaggio una capacit? efficace per regolare selettivamente il regime di lavorazione del passaggio per coordinare il regime regolata al regime con cui il materiale viene fornito al passaggio.

Dettagli relativi agli originali apparecchi di lavorazione rotativi a molti passaggi della presente invenzione nonch? i vantaggi derivanti da tali apparecchi di lavorazione verranno pi? completamente compresi dalla descrizione dettagliata delle forme di realizzazione preferite prese assieme con i disegni annessi.

L'invenzione verr? descritta in relazione con i disegni annessi in cui:

la Fig. 1 ? una vista in sezione trasversale di un apparecchio di lavorazione rotativo a molti passaggi della presente invenzione mostrante una disposizione dei passaggi di lavorazione.

La Fig. 2 ? una vista prospettica di un apparecchio di lavorazione rotativo della presente invenzione che ? parzialmente in sezione con parti asportate.

La Fig. 3 ? una vista semplificata in sezione trasversale di un primo passaggio di lavorazione dell'apparecchio di lavorazione della Fig. 1 eseguita lungo la linea 3-3 della Fig. 1.

La Fig. 4 ? una vista semplificata in sezione trasversale dell'apparecchio di lavorazione rotativo illustrato in Fig. 2 eseguita lungo la linea 4-4 della Fig. 2.

La Fig. 5 ? una vista semplificata in sezione trasversale di un ulteriore passaggio di lavorazione dell'apparecchio di lavorazione della Fig. 1 eseguita lungo la linea 5-5 della Fig. 1.

La Fig. 6 ? una vista dall'alto di una parte dell'apparecchio di lavorazione rotativo illustrato in Fig. 2 che ? parzialmente in sezione con parti asportate.

La Fig. 7 ? una vista in sezione trasversale semplificata di un passaggio di lavorazione finale dell'apparecchio di lavorazione della Fig. 1, eseguita lungo la linea 7-7 della Fig. 1.

La Fig. 8 ? un grafico dei dati effettivi tracciati da un registratore a striscia di carta durante la prova di un apparecchio di lavorazione rotativo perfezionato secondo la presente invenzione.

Riferendosi dapprima alla Fig. 1, gli originali apparecchi di lavorazione rotativi a molti passaggi della presente invenzione includono un elemento ruotabile comprendente un rotore 12 montato su un albero di comando 14 per la rotazione entro un elemento stazionario comprendente una carcassa 16. Il rotore 12 porta una pluralit? di canali di lavorazione 21, 23, 25, 27, 29, 33 ciascuno avente pareti laterali opposte che si estendono verso l'interno dalla superficie di rotore 20. Mezzi per ruotare ilrotore 12 sono mostrati con M poich? tali mezzi sono di qualsiasi tipo adatto comunemente usato per far ruotare estrusori o simili apparecchi di lavorazione di polimeri e sono ben noti alle persone esperte nella tecnica. La carcassa 16 dell'elemento stazionario fornisce una superficie di chiusura coassiale 38 disposta in modo cooperativo con la superficie 20 del rotore 12 per formare con i canali 21, 23, 25, 27,

29, 33 passaggi di lavorazione racchiusi rispettivamente 22, 24, 26, 28, 30 e 34.

Gli apparecchi di lavorazione rotativi a molti stadi della presente invenzione possono fornire una variet? di combinazioni di stadi di lavorazione. Normalmente il primo stadio comporta un'operazione di plastificazi?ne atta a fondere, rammollire o altrimenti aumentare la fluibilit? del materiale alimentato all'apparecchio. Il secondo stadio effettua un'operazione di composizione che pu? comportare il mescolamento,1'omogeneizzazione o la devolatilizzazione del materiale lavorato nel primo stadio o l'aggiunta di ingredienti al materiale lavorato nel primo stadio o la sottrazione di ingredienti da esso. Il terzo stadio ? normalmente assegnato ad una funzione di pressurizzazione o pompaggio per scaricare dall'apparecchio il materiale lavorato nel secondo stadio. A scopo illustrativo l'apparecchio di lavorazione rotativo a molti stadi descritta qui appressio include un primo stadio per fondere, o almeno parzialmente fondere, materiale polimero, un secondo stadio per mescolare il materiale polimero lavorato nel primo stadio e un terzo stadia per scaricare materiale lavorato nel primo e nel secondo stadio dall'apparecchio.

Riferendosi di nuovo alla Fig. 1, i passaggi di lavorazione mostrati sono disposti e progettati in modo da fornire una pluralit? di stadi di lavorazione.' I passaggi di lavorazione 22, 24, 26 e 28 forniscono il primo stadio. Il secondo stadio include almeno un ulteriore passaggio di lavorazione mostrato come passaggio 30. Il terzo stadio ? fornito dal passaggio 34 posizionato all'esterno dei primi due stadi. Come verr? spiegato in dettaglio appresso, gli stadi sono interconnessi da scanalature di trasferimento del materiale formate nella superficie di chiusura 38 e disposte in modo tale che il materiale lavorato in uno stadio pub essere trasferito ad un altro stadio.

Riferendosi ora alle Figg. 2 e 3, materiale quale materiale polimero plastificato o non plastificato viene opportunamente alimentato all'apparecchio di lavorazione rotativo a molti stadi da una tramoggia 40 che comunica con l'entrata 42. Come mostrato nelle Figg. 2 e 3, la superficie coassiale 38 della carcassa 16 ? cilindrica sulla maggior parte della sua estensione, ma ? dotata di ritagli 44 che si estendono sulle parti dei canali 21, 23? 23 e 27 e dell'entrata adiacente 42. I ritagli 44 hanno una larghezza tale che le loro pareti laterali 46 si estendono verso l'esterno sopra le parti cilindriche 20 del rotore 12 per formare camere di ammissione atte ad aiutare l'alimentazione dei solidi polimeri in ciascun passaggio del primo stadio.

Nel funzionamento il materiale viene fornito per gravit? od attraverso l'uso di alimentatori forzati all'apparecchio di lavorazione attraverso l'entrata 42 e viene aiutato dai ritagli 44 nei canali 21, 23, 25, 27. La situazione viene mostrata in Fig. 2 ed in Fig. 3. La Fig. 2 illustra una sezione del rotore 12 portante i canali 21, 23, 25, 27 dei passaggi di lavorazione di primo stadio ed il canale 29 del primo passaggio del secondo stadio. La Fig. 3 illustra il passaggio 24 del primo stadio che ha le stesse dimensioni e disposizione degli elementi strutturali-dei passaggi di primo stadio 22, 26 e 28. Ciascun passaggio di lavorazione del primo stadio include un organo di bloccaggio di canale 48 disposto vicino alla scanalatura di trasferimento di materiale 50 che ? atta a comunicare con ciascun passaggio di primo stadio. La scanalatura di trasferimento 50 ? normalmente distanziata dall'entrata 42 per una parte principale della distanza circonferenziale attorno al passaggio di lavorazione.

Come mostrato nelle Figg. 2 e 3, ciascun organo di bloccaggio 48 fornisce una superficie 52 di parete di testa di raccolta del materiale e di bloccaggio del materiale stesso per ciascun passaggio del primo stadio. Di conseguenza durante il funzionamento il movimento del corpo principale di materiale alimentato a ciascun passaggio di primo stadio viene bloccato e si stabilisce il movimento reciproco tra le pareti del canale in movimento ed il materiale bloccato. Il movimento reciproco cos? stabilito genera calore d'attrito in corrispondenza delle pareti in movimento ed entro il corpo del materiale. Inoltre le.pa-. reti del canale dei passaggi di lavorazione di primo stadio, e preferibilmente tutte le pareti di canale dell'apparecchio, sono normalmente riscaldate per esempio per mezzo di un fluido di trasferimento di calore fornito in maniere note alle camere 6 (Fig. 1). Dettagli relativi ad opportuni mezzi di riscaldamento possono essere ritrovati nei brevetti U.5.A. gi? citati ND 4.142.805 e 4.194.841.

Normalmente l'azione delle pareti di canale nello spingere il materiale in avanti accumula pressione progressivamente attorno al passaggio e la pressione massima in ciascuno dei passaggi di lavorazione di primo stadio viene generalmente raggiunta in corrispondenza della superficie 52 dell'organo di bloccaggio 48. Una superficie 52 di ciascun passaggio di lavorazione di primo stadio ? sagomata e dimensionata od altrimenti atta ad raccogliere il materiale dallo scarico dal passaggio.

Il primo stadio illustrato nelle figure ha quattro passaggi di lavorazione sostanzialmente di forma e dimensioni identiche. Pi? o meno passaggi possono essere usati e passaggi di primo stadio che differiscono in forma, dimensioni e geometria dagli altri passaggi di primo stadio possono anche essere usati.

Il materiale lavorato nel primo stadio viene scaricato da ciascun passaggio attraverso la scanalatura di trasferimento del materiale 50 (Figg. 2 e 3).

La scanalatura di trasferimento 50 ? formata nella superficie coassiale 38 adiacente e a monte della superficie 52 dell'organo di bloccaggio 4?. La scanalatura di trasferimento 50 si estende parallelamente all'asse del rotore 12 con l'estremit? aperta della scanalatura 50 disposta in modo da ricevere il materiale lavorato raccolto in corrispondenza della superficie 52 di ciascun passaggio e convogliare il materiale ricevuto sulle superfici 20 dei passaggi di primo stadia per lo scarico al passaggio di lavorazione di secondo stadio 30. Come mostrato nelle Figg. 2 e 4, la parte terminale pi? esterna della scanalatura 50 fornisce un'entrata per il passaggio 30.

Il secondo stadio di lavorazione include almeno un passaggio di lavorazione mostrato nell'apparecchio di lavorazione illustrato come passaggio 30. Come mostrato nella Fig. 4, il materiale proveniente dai passaggi di lavorazione del primo stadio viene scaricato al primo passaggio 30 del secondo stadio attraverso la scanalatura di trasferimento 50.

Come menzionato, i passaggi di lavorazione di secondo stadio scino atti ad effettuare operazioni di composizione sul materiale lavorato nel primo stadio.

Nell'apparecchio di lavorazione illustrato, il secondo stadio ? atto a mescolare efficacemente materiale fuso o parzialmente fuso fornito dal primo stadio. Un passaggio di lavorazione a cui ? assegnata la funzione di fornire un efficiente mescolamento di materiale viscoso, richiede una geometria differente dalla geometria dei passaggi di fusione del polimero di primo stadio. Per un funzionamento ottimo, i passaggi di mescolamento sono progettati con un largo canale per fornire un controflusso sufficiente per un mescolamento efficace a bassa pressione e con minimo aumento di temperatura. Come mostrato in Fig. 1 per esempio, il passaggio 30 del secondo stadio ha pareti parallele ed ? pi? largo dei passaggi del primo stadio. Questa differenza nella geometria stabilisce una varianza tra il regime con cui il materiale lavorato nel primo stadio viene fornito al passaggio di secondo stadio e la capacit? del passaggio di secondo stadio.

L'effetto di questa varianza pu? essere meglio apprezzato illustrando le differenze che possono esistere tra il regime di alimentazione di materiale lavorato nel primo stadio e la capacit? di lavorazione di scarico di un passaggio di secondo stadio avente una geometria atta a fornire un mescolamento efficace. Come menzionato, un apparecchio di lavorazione rotativo a molti stadi illustrativo della presente invenzione pu? includere un primo stadio avente quattro passag-, gi operanti in parallelo e che forniscono un volume totale di lavorazione di primo stadio di circa 4916 cm3. Tali apparecchi di lavorazione possono essere fatti funzionare ad una velocit? variante tra 30 e 150 giri al minuto. In tali condizioni il regime di alimentazione di materiale fuso al passaggio di secondo stadio pu? variare tra 181,44 kg/ora e 1179,33 kg/ora a seconda delle velocit? di parete del canale e delle propriet? del polimero. Tuttavia un passaggio di mescolamento di secondo stadio relativamente ampio ? necessario per un mescolamento _ efficace ed un passaggio di mescolamento di secondo stadio di tale geometria pu? lavorare e scaricare materiale ad un regime tra 3402 kg/ora e 9106 kg/ora a velocit? tra 50 e 150 giri al minuto.

Questa grande varianza o disparit? tra il regime con cui il primo stadio fornisce materiale fuso alla scanalatura di trasferimento del materiale e la capacit? di lavorazione e scarico del secondo stadio fornisce interruzioni nel flusso di materiale fuso entro i passaggi del secondo stadio e nei passaggi di ulteriori stadi di lavorazione con risultanti gravi sovrapressioni e fluttuazioni nel flusso, pressione e temperatura attraverso i passaggi di lavorazione particolarmente in corrispondenza della regione di scarico dell'apparecchio di lavorazione.

La presente invenzione presenta originali e perfezionati apparecchi di lavo-, razione rotativi che includono mezzi che forniscono una capacit? efficace per migliorare l'efficienza di lavorazione degli apparecchi di lavorazione rotativi che includono passaggi di lavorazione che presentano questa varianza. In conformit? con la presente invenzione, un originale mezzo di controllo del regime di trasferimento del materiale ? disposto vicino alla regione d'entrata del passaggio 30 (Figg. 2, 4, 5 e 6). Il mezzo di controllo del regime di trasferimento del materiale comporta un organo regolabile 100 disposto e adattato per estendersi radialmente nel canale 29 per bloccare una parte del canale. L'organo regolabile 100 fornisce al passaggio la capacit? di regolare selettivamente il regime di lavorazione del passaggio per coordinare il regime regolato con il regime con cui il materiale che passa attraverso la scanalatura di trasferimento 30 viene fornito al passaggio 30. Il grado di regolazione ? direttamente correlato al grado di coordinazione di regime richiesto per fornire le condizioni desiderate di lavorazione entro il passaggio 30 e per mantenere queste condizioni durante il funzionamento.

L'organo regolabile 100 viene mostrato nelle Figg. 2,4, 5 e 6 sotto forma di spina di strozzamento passante attraverso un'apertura 10B nella carcassa 16 ed estendentesi radialmente nel canale 29. La posizione dell'organo 100 viene determinata dalla sua relazione con la vite di regolazione 102, con il dado di bloccaggio 106 ed il mezzo di posizionamento 104, che sono opportunamente atti a regolare e trattenere l'organo 100 a qualsiasi profondit? desiderata nel canale 29 prima o durante il funzionamento dell'apparecchio. La regolabilit? della spina di strozzamento fornisce il controllo durante il funzionamento della dimensione dell'apertura delimitata dalla radice del canale 29 e dal fondo della spina di strozzamento 10D. Questa apertura viene mostrata come H nelle Figg. 4 e 5.

Come mostrato in Fig. 5, l'organo 100 ? regolato per fornire una apertura che diminuisce il regime di lavorazione del passaggio 30 in una misura tale che il pozzetto di materiale fuso pu? essere formato dietro alla spina 100 in corrispondenza della superficie 110. Si pu? cos? creare un vigoroso tracciato di flusso ricircolante in questo pozzetto per aumentare il taglio viscoso e fornire un mescolamento intensivo e un'efficace fusione del materiale nel pozzetto. La previsione di un pozzetto circolante di materiale in corrispondenza della superficie 110 ? una caratteristica importante della presente invenzione che fornisce una qualit? perfezionata del prodotto lavorato. Per esempio temperature pi? elevate sono necessarie per fondere completamente il materiale lavorato nel primo stadio e la temperatura del materiale nello stadio di fusione viene ulteriormente aumentata nei successivi stadi di mescolamento e pressurizzazione. In alcune operazioni, sono state osservate temperature di scarico del materiale inaccettabilmente elevate per esempio temperature dell'ordine di 260?C per alcuni materiali lavorati negli apparecchi di lavorazione rotativi. La caratteristica del pozzetto di fusione mostrato in Fig. 3 permette l'uso di temperature operative inferiori nello stadio di fusione. Di conseguenza il materiale fornito ai passaggi di secondo stadio ? a una temperatura inferiore e non ? completamente fuso e pu? contenere materiale non fuso o parzialmente fuso. l_a fusione di tale materiale alimentato pu? quindi essere completata nel pozzetto di materiale raccolto in corrispondenza della superficie 11G prima che il materiale passi attraverso l'apertura . Questa caratteristica fornisce un'efficace lavorazione a temperature operative inferiori in modo da minimizzare la degradazione e fornire un prodotto fuso di qualit? migliorata.

In Fig. 6 l'organo regolabile 100 viene mostrato con una sezione trasversale rettangolare. L'organo 100 pu? per alternativamente essere progettato in forma cilindrica o a cuneo, oppure in una forma scelta per realizzare qualsiasi lavorazione olteriore desiderata.

Riferendosi di nuovo alle Figg. 1, 2 e 4, il materiale lavorato nel primo stadio viene trasferito per mezzo della scanalatura 50 al primo passaggio del secondo stadio. Come mostrato (Fig. 1), la geometria del primo passaggio fornisce la variazione descritta prima. Il materiale lavorato nel primo stadio viene mescolato efficacemente nel passaggio 30 (Fig. 5) dal movimento reciproco stabilito tra il materiale bloccato dalla spina di strozzamento 100 e le pareti in movimento del canale che spingono o portano il materiale in avanti attraverso l'apertura e mediante il movimento reciproco stabilito tra il materiale bloccato dall'organo di bloccaggio 54 e le pareti in movimento di canale che spingono o portano il materiale in avanti verso la superficie di parete di testa 56 di raccolta e bloccaggio del materiale. Nell'apparecchio di lavorazione a molti stadi illustrato, l'organo di bloccaggio 54 del passaggio 30 (Fig. 5) ? disposto a circa 180? dalla posizione circonferenziale degli organi di blocc?ggio 48 del primo stadio. Di conseguenza nel passaggio 30 il materiale viaggia soltanto approssimativamente di mezzo giro attraverso il passaggio prima di raggiungere l'organo di bloccaggio 54.

Il secondo stadio illustrato e descritto include soltanto un passaggio 30.

Questa disposizione preferita illustrata pu? essere variata. Per esempio il secondo stadio pu? comportare due o pi? passaggi disposti in parallelo oppure in serie, e la sagoma, dimensioni e geometria dei passaggi possono essere gli stessi o diversi.

Riferendosi alle Figg. 5 e 7, il materiale lavorato nel secondo stadio viene trasferito al passaggio di lavorazione del terzo stadio attraverso la scanalatura di trasferimento di materiale 58. La scanalatura di trasferimento 58 ? formata nella superficie coassiale 38 ed ha un'estremit? aperta che si estende parallela all'asse del rotore 12 nella regione del passaggio 30 a monte della superficie 56, quindi trasversalmente all'asse del rotore 12 attraverso la parte di superficie di rotore 20 tra i canali 29 e 33, e quindi parallela all'asse del rotore 12 nella regione del passaggio 34 a valle della superficie 78.

Come descritto nel brevetto U.S.A. di riferimento N? 4.227.816, la scanalatura di trasferimento 58 pu? essere formata in unit? direttrici di flusso toglibili che possono essere montate in fessure nella carcassa 16 ed atte a permettere la cooperazione delle scanalature di trasferimento con passaggi prescelti. Gli organi di bloccaggio e le spine possono anche essere portati dalle unit? toglibili di direzione del flusso.

Il passaggio di terzo stadio, per esempio il passaggio 34 (Figg. 1 e 7) ? principalmente progettato per funzionare come stadio di pressurizzazione o di pompaggio per il materiale fornito dal passaggio o passaggi del secondo stadio. Di conseguenza la geometria del passaggio viene scelta per fornire un passaggio avente una capacit? che rimane almeno parzialmente riempita in ogni momento durante il funzionamento e che ? atto a generare pressioni,di scarico elevate. Come mostrato in Fig. 7, il materiale fornito al passaggio di lavorazione di terzo stadio viene spinto in avanti dalle pareti del canale 34 all'organo di bloccaggio 76. Il materiale raccolto in corrispondenza della superficie 78 viene scaricato dall'apparecchio di lavorazione attraverso l'uscita 80. Il mezzo di controllo di scarico mostrato sotto forma di valvola di strozzamento 81 nella Fig. 7, ? incluso per controllare la pressione di scarico e/o il regime di materiale lavorato nel passaggio di terzo stadio 34.

Le Figgv 1 e 7 mostrano una sezione di lavorazione di terzo stadio consistente in un passaggio, ma si possono usare pi? di un passaggio. I passaggi possono essere collegati in parallelo oppure in serie. Per esempio una pluralit? di passaggi di lavorazione di terzo stadio pud essere interconnessa in modo tale che il materiale pub essere trasferito da un passaggio di lavorazione di terzo stadio ad un altro per lo scarico dall'apparecchio di lavorazione. Alternativamente una pluralit? di passaggi di lavorazione di terzo stadio pu? essere collegata reciprocamente in modo tale che il materiale viene alimentato a ciascun passaggio e scaricato dall'apparecchio di lavorazione da ciascun passaggio.

Gli apparecchi di lavorazione a pi? passaggi della presente invenzione presentano apparecchi di lavorazione di polimeri altamente efficaci che forniscono speciali vantaggi operativi e di.progettazione. Un appar?cchio di lavorazione a molti stadi come descritto ed illustrato presenta tali vantaggi quali la dimensione compatta, basso consumo di energia ed elevato potenziale di'produzione per fondere, mescolare e scaricare efficacemente un prodotto fuso polimero di qualit? uniformemente elevata ad un regime e ad una pressione sostanzialmente costanti.

ESEMPIO

Un apparecchia di lavorazione rotativo a molto stadi del tipo descritto con riferimento alle Figg.1-7, ? stato impiegato per lavorare polietilene a bassa densit?. L'apparecchio di lavorazione include un rotore avente in diametro esterno di 35,56 cm che porta una disposizione di passaggi di lavorazione come mostrato nella Figura 1 interconnessi da scanalature di trasferimento del materiale. Le scanalature di trasferimento del materiale sono formate nella superficie coassiale della carcassa stazionaria sostanzialmente con le stesse disposizioni mostrate nelle Figg. 2, 4, 5 e 7.

I passaggi di primo stadio dell'apparecchio di lavorazione includono quattro canali a forma di cuneo come mostrato nelle Figg. 1-4. Ciascun canale ha una parghezza massima di 2,54 cm, una larghezza minima di 1,65 cm, ed un'altezza di 6,22 cm. La distanza tra i canali in corrispondenza della superficie di rotore 20 ? di 2;54 cm. Il passaggio di secondo stadio include un canale di sezione trasversale rettangolare avente una larghezza di 2,54 cm ed un'altezza di 6,22 cm. L'organo di bloccaggio 54 ? disposto a circa 180? dalla posizione circonferenziale degli organi di bloccaggio di primo stadio (48). Il passaggio di lavorazione di terzo stadia include un canale a forma di cuneo avente una larghezza massima di 0,64 cm, una larghezza minima di 0,41 cm ed un'altezza di 6,22 cm.

Quando si lavora polietilene a bassa densit?, il regime di lavorazione del primo stadio viene determinano essere 181,44 kg/ora ad una velocit? di rotore di 50 giri al minuto. Assumendo che nessuna pressione si accumuli nel passaggio, la capacit? del regime di lavorazione del passaggio di secondo stadio alla stessa velocit? di rotore pu? essere calcolata usando la seguente equazione

do

Usando l'equazione (1), il regime di flusso viene calcolato essere 1213,46.cmVsecando. Assumendo una densit? del materiale fuso di 0,801 g/cm3', la capacit? di regime di lavorazione viene determinata essere 3499 kg/ora.

Quando sopra dimostra la severit? della varianza o disparit? che pu? esistere tra il regime (181,44 kg/ora) con cui il primo stadio fornisce materiale fuso e la capacit? di regime di lavorazione del passaggio di secondo stadio (3499 kg/ora). Una tale varianza fornisce inerentemente interruzioni nel flusso di materiale fuso entro i passaggi del secondo stadio e nei?passaggi di lavorazione che ricevono materiale dai passaggi di secondo stadio. Le interruzioni forniscono un regime,di flusso non uniforme erratico caratterizzato da severe fluttuazioni nella qualit?, temperatura e pressione del materiale lavorato, particolarmente in corrispondenza dello scarico dell'apparecchio di lavorazione.

Le Fluttuazioni o variazioni momentanee nella temperatura e nella pressione di uscita vengono illustrate drammaticamente nella Fig. 8 che ? un tracciato dei dati effettivi disegnato da un registratore a striscia di carta durante un confronto diretto di apparecchi di lavorazione rotativi che funzionano sostanzialmente nelle stesse condizioni. Polietilene a bassa densit? viene alimentato al primo stadio dell'apparecchio di lavorazione a molti stadi descritto nell'esempio di cui sopra ad un regime di 188,44 kg/ora con una velocit? di rotore di 50 giri al minuto. La parte di destra registra le temperature (linea superiore), e le pressioni (linea inferiore) quando l'apparecchio di lavorazione viene fatto funzionare per 15 minuti senza il mezzo di controllo regolabile del regime di trasferimento della presente invenzione. Durant? il funzionamento la valvola di scarico viene regolata per fornire una pressione di scarico media di circa 88,70 kg/cm2. Il regime di scarico medio ? 181,44.kg/ora. Come mostrato, la pressione di scarico fluttua da meno di 70 kg/cmz ad oltre 112 kg/cm2 e la temperatura di scarico fluttua da circa 107,22DC'a quasi 115,56?C.

Lo stesso apparecchio di lavorazione che fornisce i tracciati sul lato destro della Fig. 8 viene quindi modificato in conformit? con la presente invenzione. Una spina di strozzamento viene disposta sostanzialmente come mostrato nelle Figg. 2,4,5 e 6 vicino alla regione di entrata del passaggio di mescolamento di secondo stadio per estendersi radialmente nel canale nel passaggio di lavorazione di secondo stadio per bloccare una parte del canale. La spina di strozzamento viene regolata per fornire un'apertura di 0,B1 cm. La spina ? di sezione trasversale rettangolare con interstizi laterali tra la spina e le pareti del canale di 0,01 cm. Il materiale di alimentazione, il regime di alimentazione e la velocit? del rotore rimangono gli stessi. La valvola di scarico viene di nuovo regolata per fornire una pressione di scarico media di circa 88,70 kg/cm2. Il regime di scarico medio viene di nuovo posto a 181,44 kg/ora. La parte di sinistra della Fig. 8 mostra le pressioni (linea inferi?re) e le temperature (linea

Claims

RIVENDICAZIONI

1.In un apparecchi? di lavorazione,rotativo comprendente un elemento ruotabile portante una pluralit? di canali di lavorazione ed un elemento stazionario avente una superficie di chiusura coassiale disposta operativamente con detti canali per fornire passaggi di lavorazione racchiusi, ciascun passaggio di lavorazione avendo un'entrata, un'uscita ed un organo di bloccaggio di canale associati con l'elemento stazionario e disposti in modo tale che il materiale alimentato alla entrata pu? essere portato in avanti dalle pareti del canale fino all'organo di blocc?ggio per lo scarico attraverso l'uscita, ed in cui uno o pi? passaggi di lavorazione trasferiscono il materiale ad un ulteriore passaggio di lavorazione, ed in cui la geometria di detti uno o pi? passaggi di lavorazione rispetto alla geometria di detto ulteriore passaggio di lavorazione ? tale che detti uno o pi? passaggi di lavorazione sono atti a lavorare e scaricare materiale ad un regime volumetrico che ? inferiore al regime con cui detto ulteriore passaggio di lavorazione ? atto a ricevere e lavorare materiale, il perfezionamento che comprende: mezzi regolabili posizionati vicino all'entrata dell'ulteriore passaggio di lavorazione e disposti per l'estensione nel canale per bloccare una parte del canale in modo da dotare l'ulteriore passaggio di lavorazione nella capacit? di regolare selettivamente il regime di ricevimento e di lavorazione del passaggio per coordinare il regime regolato con il regime con cui il materiale viene fornito all'ulteriore passaggio di lavorazione per fornire condizioni di lavorazione predeterminate per un ulteriore passaggio di lavorazione e per mantenere dette condizioni di lavorazione preselezionate per il passaggio durante il funzionamento.

2. Apparecchio di lavorazione secondo la rivendicazione 1 includente una scanalatura di trasferimento del materiale formata nella superficie di chiusura e disposta ed atta a trasferire materiale da uno o pi? passaggi di lavorazione ad un ulteriore passaggio di lavorazione.

3.. Apparecchio di lavorazione secondo la rivendicazione 1 in cui detti mezzi regolabili includono un organo di strozzamento.

A. Apparecchio di lavorazione secondo la rivendicazione 1 in cui detti mezzi regolabili includono un organo di strozzamento che ? regolabile radialmente rispetto a detto ulteriore passaggio di lavorazione per regolare precisamente il regime di lavorazione del materiale nel passaggio prima o durante la lavorazione.

5. Apparecchio di lavorazione secondo la rivendicazione h in cui detto organo di strozzamento comprende: (a) una spina di strozzamento che si estende radialmente in detto ulteriore passaggio di lavorazione ed ? di dimensioni tali da permettere il blcocaggio completo o quasi completo-del passaggio, e che pu? essere sagomata per realizzare qualsiasi lavorazione ulteriore desiderata; (b) mezzi di posizionamento associati con detta superficie di chiusura di detto elemento stazionario, detti mezzi di posizionamento essendo di dimensioni interne e tali da permettere una estrazione sostanzialmente completa di detta spina di strozzamento da detto ulteriore passaggio di lavorazione ed essendo sagomati in modo complementare a detta spina di strozzamento per resistere alla deflessione di detta spina nella direzione di rotazione di detto elemento ruotabile, ed aventi un foro nella loro superficie rivolta radialmente verso l'esterno;e (c) una vite di regolazione atta a cooperare con detta spina di strozzamento e detto foro per spostare detta spina di strozzamento radialmente entro e fuori rispetto a detto passaggio ulteriore di lavorazione e per posizionare detta spina in modo da fornire il grado richiesto di regolazione del regime di ricevimento e di lavorazione nel passaggio.

6. Apparecchio di lavorazione secondo le rivendicazioni 1 o 2 o 3 o 4, in cui i passaggi di lavorazione forniscono una pluralit? di stadi di lavorazione interconnessi che includono un primo stadio di lavorazione avente almeno un passaggio includente mezzi di entrata ed un organo di bloccaggio ed una scanalatura di trasferimento del materiale di primo stadio atta a ricevere il materiale bloccato dall'organo di bloccaggio ed erogare il materiale ricevuto ad un secondo stadio di lavorazione avente almeno un passaggio atto a ricevere il materiale dalla scanalatura di trasferimento del materiale di primo stadio ed avente un organo di bloccaggio ed una scanalatura di trasferimento del materiale di secondo stadio atta a ricevere il materiale bloccato da detto organo di bloccaggio per il trasferimento ad un terzo stadio di lavorazione adiacente e verso l'esterno rispetto a detto secondo stadio di lavorazione ed includente almeno un passaggio atto a sviluppare pressioni di scarico ed avente mezzi atti a ricevere il materiale lavorato di secondo stadio ed un organo di bloccaggio disposto vicino ad un'uscita per lo scarico di materiale dall'apparecchio di lavorazione.

7. Apparecchio di lavorazione secondo la rivendicazione 6 includente mezzi per riscaldare almeno il passaggio o passaggi del primo stadio di lavorazione.

8. Apparecchio di lavorazione secondo la rivendicazione 6 in cui il passaggio o passaggi del primo stadio di lavorazione sono formati con un canale o canali a forma di cuneo.

9. Apparecchio di lavorazione secondo la rivendicazione 6 in cui l?organo od organi di bloccaggio del passaggio o passaggi del secondo stadio di lavorazione sono disposti a circa 180? dalla posizione circonferenziale dello organo od organi di bloccaggio del passaggio o passaggi del primo stadio di lavorazione.