IT9020955A1 - Metodo ed apparecchiatura per compattare materiali solidi in particelle - Google Patents

Description

"METODO ED APPARECCHIATURA PER COMPATTARE MATERIALI SOLIDI IN PARTICELLE"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce al trattamento di materiale solido in particelle nonché ad una apparecchiatura per l'impiego in tale metodo. Più particolarmente, l'invenzione si riferisce ad un metodo per compattare in continuazione un materiale solido iriparticelle avente un peso specifico apparente busso, e ad un nuovo compattato o pompa per materiale solido particellare.

Il trattamento di materiali solidi,particellari che hanno dei pesi,specifici apparenti bassi o molto bassi, per esempio sfridi polimerici che possono avere un peso specifico "apparente" basso, di 0,01 g per millilitro (g/ml) come per esempio polistirolo espanso, fende a presentare un certo numero di problemi che sono molto gravi, specie nel trasporto e nell’alimentazione di parti di apparecchiature convenzionali, per esempio quando si tenta di alimentare sfridi termoplastici, rifiuti o scarti mediante tramogge convenzionali. Il vantaggio economico di impiegare e particolarmente di riciclare malorlali plastici può in realtà essere influenzato in modo notevole dal modo in cui i materiali solidi di basso peso specifico apparente possono efficacemente essere trattati.

Un metodo tipico noto di trattare materiali solidi di basso peso specifico apparente consiste nell *impiegare un metodo in due fasi implicanti il precompattamento per esempio in un primo trasportatore a coclea o trasportatore ausiliario, e nell'alimentare il prodotto compattato in un estrusore a vite principale o altra macchina di trattamento che è destinata a riscaldare il materiale che viene trattato.

Un metodo recente nonché un'apparecchiatura per attuare il metodo sono descritti nel brevetto statunitense 4.142.805, Tadmor, brevetto che è qui citato a titolo di riferimento poiché spiega e definisce tra l'altro il significato di "processing" (trattamento) e il concetto di. "drag flow" (flusso per trascinamento). Secondo la letteratura, (per esempio Z. Tadmor e I. Klein "Engineering Principles of Plasticating Extrusion"; New York 1979 e Z. Tadmor ed altri, "Principles of Polymer Processing", Wiley Intersc. pubi., 1979) si possono distinguere tre "tipi di flusso" in tale tecnica di trattamento: (a) flusso per trascinamento, (b) flusso in pressione, e (c) flusso per spinta meccanica. Poiché tali concetti sono di una certa importanza nella presente invenzione, i lavori degli autori sopra menzionati sono anche qui citati a titolo di riferimento.

In generale, il metodo di trattamento mediante flusso per trascinamento e l’apparecchiatura descritta nel brevetto statunitense 4.142.805 di Tadmor sono destinati e in effetti impiegati per generare almeno in corrispondenza dell'uscita dell'apparecchiatura di flusso per trascinamento un prodotto fuso. Per tale scopo sia il metodo operativo che l’apparecchiatura secondo Tadmor sono tali che vengono generate o mantenute temperature relativamente elevate nel materiale trattato, per esempio nel campo che va da circa 150 a 200°C cosicché quest'ultimo fonderà o sarà mantenuto allo stato fuso. Quindi è richiesto un controllo di processo secondo il brevetto Tadmor tale da ottenere una corrente di prodotto sostanzialmente liquida (anche se altamente viscosa) all'uscita dell'apparecchiatura di flusso per trascinamento. A causa della elevata resistenza al flusso necessario a mantenere od ottenere un'elevata temperatura, non si è mai nè richiesto nè desiderato il controllo delle condizioni d'entrata e per quanto siano stati impiegati materiali solidi particellari anziché materiali di alimentazione liquidi si sono impiegati normali scivoli o dispositivi di alimentazione del tipo a tramoggia con tali dispositivi a flusso di trascinamento noti. Di conseguenza, il campo di applicazione di dispositivi di flusso per trascinamento secondo il brevetto Tadmor è stato ristretto al trattamento di materiali particellari aventi un peso specifico apparente ragionevolmente elevato, compreso ad esempio tra il 30% e il 60% della densità strutturale del materiale in questione come tipicamente si verificherebbe quando fossero trattati normali polimeri granulati.

Tuttavia, materiali tipici di strido che potrebbero o dovrebbero essere trattati in vista del recupero o riciclaggio, particolarmente nel campo della rigenerazione di materiali polimerici termoplastici, hanno pesi specifici apparenti compresi appena tra l’1% e il 3% del loro peso strutturale, come si verifica per esempio con materiali di sfrido fibrosi, espansi o a fiocchi aventi pesi specifici apparenti tipicamente compresi tra di 0,01- 0,03 g/ml.

Il termine "particellare" riferito a materiali "solidi", viene qui impiegato per definire un materiale normalmente solido, cioè solido in condizioni ambientali normali sotto forma di particelle di dimensioni tali per cui il materiale può essere trattato come corrente virtualmente continua di materiale, per esempio mediante mezzi di trasporto tradizionali pneumatici o meccanici , per esempio di dimensioni medie nel campo che va da 0,01 a 100 mm, nessun limite essendo considerato effettivamente critico.

Pertanto, uno scopo principale della presente invenzione, è di realizzare un nuovo metodo per trattare in continuazione materiali solidi partlcellari aventi pesi specifici apparenti bassi o molto bassi.

Un altro scopo importante della presente invenzione è uria nuova apparecchiatura per compattare e/o trasportare una corrente continua di materiale particellare avente un peso specifico apparente basso.

Un altro scopo ancora dell'invenzione è uri riuovo dispositivo per l'impiego come "pompa per materiali solidi".

Un altro scopo ancora dell'Invenzione è un nuovo metodo per la rigenerazione o il riciclaggio di materiali di sfrido costituiti sostanzialmente da materiali polimerici termoplastici.

Altri scopi risulteranno evidenti mano a mano che procede la descrizione .

Ora, si è trovato, secondo l'invenzione, che questi ed altri scopi si possono ottenere mediante una prima forma d'esecuzione generale dell'invenzione che è un metodo sostanzialmente come definito nella rivendicazione 1. In breve, il metodo dell'invenzione, per compattare in continuazione un materiale solido particellare avente un peso specifico apparente basso (per esempio nel.campo che va da circa 0,01 a 0,5 g/ml) che è sostanzialmente minore della sua densità strutturale consiste nel: (I) precompattare il materiale solido particellare sostanzialmente in condizioni di flusso per spinta meccanica, per esempio mediante uno spintore o pistone a movimento alternativo e (II) compattare successivamente ulteriormente il materiale solido particellare sostanzialmente in condizioni di flusso per trascinamento per produrre una corrente contenente il materiale particellare solido in uno stato compattato più densamente, per esempio avente da 5 a 50 volte il peso specifico apparente iniziale .

In altre parole è essenziale per l'invenzione che il materiale che viene alimentato nella fase di compattamento a flusso per trascinamento sia precompattato in condizioni di flusso per spinta meccanica in una fase di trattamento immediatamente precedente, poiché è soltanto in tali condizioni che il metodo secondo l'Invenzione fornisce un effetto moltiplicativo o "del tipo a leva" anziché un contributo puramente additivo di ogni fase del processo al compatlamento totale del materiale solido particellare.

In generale, una caratteristica distintiva del metodo secondo l'invenzione è che la corrente di prodotto che è il risultato diretto del metodo dell'invenzione e fuoriesce alla fine della seconda fase di compattamento è ancora una corrente di materiale solido particellare. Pertanto, una fusione significativa del materiale nella fase di compattazione a flusso per trascinamento dell'invenzione, dovrebbe essere evitata anziché ricercata, in altre parole le temperature di trattamento del materiale dovrebbero essere mantenute al di sotto delle temperature di liquefazione. In una seconda forma d'esecuzione generale l'invenzione fornisce una nuova apparecchiatura o "pompa per solidi" per compattare e/o convogliare una corrente di materiale solido particellare avente un peso specifico apparente basso. L'apparecchiatura comprende un primo mezzo o mezzo di compattamento, come per esempio un pistone, per compattare tale materiale sostanzialmente in condizioni di flusso per spirita meccanica e un secondo mezzo o mezzo di flusso per trascinamento per compattare ulteriormente tale materiale sostanzialmente in condizioni, di flusso per trascinamento per produrre una corrente parLiceilare solida che può essere inviata nel macoliiriario di trattamento tradizionale.

Secondo una forma d’esecuzione preferita principale la prima fase (T) del metodo secondo l'invenzione viene attuata spostando il materiale di basso peso specifico apparente attraverso una fase di compattamento, in cui il materiale solido particellare verrà compresso sostanziafinente nelle condizioni di flusso per spinta meccanica e in cui il materiale viene convogliato attraverso uno spazio complessivamente confinato di forma complessivamente rettangolare o cubica avente un'entrata e un'uscita e comprendente un mezzo, per esempio un pistone o spintore dotato di movimento alternativo, azionato tipicamente da un mezzo idraulico o pneumatico in modo da comprimere il materiale mentre si sposta attraverso lo spazio o la camera verso la sua uscita. La seconda fase {II) viene effettuata introducendo il materiale precompattato quando esce dallo spazio di precornpattamento, in un mezzo a flusso per trascinamento che comprende un canale sostanzialmente anulare che a sua volta è formato da uno statore esterno avente una cavità interna sostanzialmente circolare e preferibilmente cilindrica e la parte di periferia concava o incavata d:i. un rotore interno. Generalmente statore e rotore sono "coassiali" nel senso che l'asse di rotazione del rotore coincide sostanzialmente con l’asse longitudinale passante attraverso il centro della cavità circolare e preferibilmente cilindrica (cioè la parete interna) dello statore. Tuttavia è da sottolineare che la "coassialità" non implica in alcun senso una simmetria rotazionale della forma esterna dello statore.

Durante la seconda fase o fase di compattamento a flusso per trascinamento del metodo secondo l'invenzione, il materiale particellare solido sarà mantenuto in contatto d'attrito sia con la parete di cavità dello statore che con la periferia concava o incavata del rotore, in modo che il contatto d'attrito del materiale solido con la parte di periferia incavata del rotore sia realizzato in modo da essere generalmente più grande ed avere almeno due volte e preferibilmente almeno circa tre volte la resistenza del contatto d'attrito con la parete dello statore. I termini "resistenza di contatto d’attrito", "forza d'attrito" e "attrito" vengono impiegati come sinonimi e tale attrito può essere controllato mediante vari mezzi. Un mezzo di controllo primario dell'attrito nella seconda fase del metodo secondo l'invenzione è dato dal rapporto tra le superfici di contatto solide dello statore da una parte e del rotore dall'altra. In generale, l'area superficiale di contatto dei solidi con il rotore dovrebbe essere almeno due volte e preferibilmente almeno tre volte quella dei solidi con lo statore. Inoltre, il controllo dell’attrito nella seconda fase di.

trattamento o fase di trattamento a flusso per trascinamento secondo l'invenzione, viene effettuato evitando qualsiasi aumento notevole della resistenza allo scorrimento entro il canale anulare, cioè mantenendo costante o aumentando anziché diminuendo l'area di sezione trasversale del.canale anulare, particolarmente in corrispondenza o vicino alla sua parte d'uscita, nonché evitando qualsiasi deviazione angolare notevole del percorso del materiale quando esce dal canale anulare; un terzo mezzo di controllo dell'attrito nel metodo dell'invenzione avviene mediante la velocità periferica del rotore. Per quanto campi ed esempi specifici di velocità periferiche operative vengano dati in appresso, si comprende che le velocità periferiche ottimali che non provocano alcuna liquefazione notevole del materiale trattato (con una costruzione specifica dell'apparecchiatura secondo l'invenzione e con qualsiasi materiale dato possono essere facilmente stabiliti con poche semplici prove impiegando, se lo si desidera, sensori di temperatura tradizionali entro o in contatto con la parete dello statore che è costituita normalmente di acciaio o di un materiale strutturale equivalente avente notevole conducibilità termica.

Per motivi di controllo efficace del trattamento, nonché per semplicità di.costruzione del macchinario impiegato, la periferia concava o incavata del rotore è sagomata in un modo "angolare" per fornire una sezione trasversale sostanzialmente rettangolare del canale anulare risultante qualora la si osservi su un piano assiale delimitato dall'asse comune dello statore e del rotore; in generale la "lunghezza" di tale sezione trasversale osservata in direzione radiale {cioè in una direzione che interseca perpendicolarmente l'asse comune dello statore e del rotore) e "l’altezza" del canale (osservata nuovamente su un piano assiale) cioè il rapporto I,:H appartiene generalmente ad un campo che va da circa 0,5 a circa 5, preferibilmente ad un campo che va da circa 1 a 3. Tipicamente, il rapporto sarà di. circa 1:1 (producerido una sezione trasversale del canale sostanzialmente "quadra" quando osservata su un piano assiale) per molti impieghi dell’invenzione.

In una forma d'esecuzione complessivamente preferita dell'apparecchiatura dell'invenzione, la nuova pompa per materiale solido comprende un dispositivo per precompattare il materiale solido particel.lare sostanzialmente in condizioni di flusso per spinta meccanica come per esempio un pistone o uno spintore collegati con un comando per spostare alternativamente nei due sensi il pistone entro una camera di alimentazione, in combinazione e in collegamento diretto con un dispositivo per compattare ulteriormente i materiali in condizioni di flusso per trascinamento. E’ da notare qui che il funzionamento di un estrusore tradizionale a vite rotante implica dei fenomeni di flusso per trascinamento, ma il flusso complessivo di tali estrusori è regolato da altri parametri, compresa uria struttura complessivamente elicoidale, mentre un dispositivo a flusso per trascinamento come qui inteso e secondo gli insegnamenti del brevetto Tadmor è caratterizzato da un percorso complessivamente planare anziché elicoidale del materiale che viene trattato.

In generale, il dispositivo a flusso per trascinamento per l’impiego nella presente invenzione comprende un canale anulare {cioè pianare) formato da uno statore esterno avente una parete o cavità sostanzialmente cilindrica e da un rotore interno sostanzialmente coassiale avente una cavità continua perifenica con una sezione trasversale sostanzialmente uniforme e preferibilmente rettangolare quando osservata su un piano assiale; il rotore è collegato ad un comando per la rotazione secondo una direzione che va da un'entrata del canale anulare verso una sua uscita. Il dispositivo di flusso per trascinamento comprende inoltre la parete di un deflettore stazionario posizionato entro il canale e collegata con lo statore.

Secondo una forma d'esecuzione preferita, lo statore è costituito sostanzialmente da una coppia di dischi circolari, collegati tra di loro da un elemento cilindrico intermedio che forma la "base" del canale anulare e da un albero o assale per il collegamento del rotore con un comando. Tale rotore può essere fabbricato facilmente per soddisfare le esigenze dimensionali del canale anulare come sopra descritto.

Preferibilmente, l'uscita del dispositivo di precompattamento è anche l'entrata del dispositivo a flusso per trascinamento ed ha sostanziainiente la stessa altezza del canale anulare ed una lunghezza che è almeno circa la stessa e preferibilmente diverse volte (tipicamente da circa 2 a 5 volte) più lunga della sua altezza. La lunghezza massima dell’apertura comune d’entrata/uscita tra la camera di compattamento e il canale anulare del dispositivo di flusso per trascinamelitu potrebbe essere la metà della periferia della cavità dello statore cioè avere una lunghezza angolare di 180°. Per quanto riguarda la lunghezza angolare, un campo generale di valori,della lunghezza periferica dell’apertura d'entrata del canale anulare è tra circa 10° e circa 180°, preferibilmente tra 30° e 90°.

Una conseguenza di tale apertura comune d'entrafa/uscita avente la forma generale di un segmento cilindrico allungato è il fatto che anche l'interfaccia teorica tra il. dispositivo di compattamento e il dispositivo di flusso per trascinamento avrà la forma di tale segmento cilindrico allungato; ciò a sua volta fornisce una struttura più vantaggiosa e quindi più preferita della nuova pompa, poiché quando la superficie frontale che sposta il materiale solido del pistone ha sostanzialmente la stessa forma dell'interfaccia teorica, la faccia frontale del pistone sarà in grado di "chiudere" la o di "posizionarsi" sulla uscita/entrata comune tra il dispositivo di precompattamento e il dispositivo di flusso per trascinamento, per impedire che le particelle solide siano soggette a forze di taglio notevoli quando entrano nel canale anulare.

Da un punto di vista generale, il dispositivo di precompat LanieriLo (per esempio la camera rettangolare che riceve il pistone dotato di movimento alternativo) nonché il canale anulare del dispositivo di flusso per trascinamento saranno sostanzialmente complanari, preferibilinenLe in un allineamento sostanzi almente orizzontale .

Tipicamente la parete del deflettore è preferibilmente una faccia laterale, planare o leggermente curva, di un corpo sostanzialmente a forma di cuneo avente un apice in stretta prossimità con la base del canale anulare; lo spessore o larghezza del corpo a forma di cuneo e quindi la lunghezza della linea apicale corrisponde sostanzialmente all'altezza H del canale radiale; una linea radiale (appartenente ad un piano assiale) passante attraverso l'asse comune del rotore e statore e l'apice delimita un punto chiamato qui "punto d'applicazione".

In tale contesto un'altra differenza sostanziale tra un dispositivo di flusso per trascinamento secondo la presente invenzione e uno secondo la tecnica nota descritta nel suddetto brevetto statunitense di Tadmor, risulta evidente. Poiché il. dispositivo di flusso per trascinamento noto si pone come scopo la generazione o il mantenimento di temperature di processo elevate e richiede un'elevata resistenza al flusso, il suo corpo deflettore o parete di deviazione è disposto sostanzialmente perpendicolarmente rispetto alla linea tangente del rotore in corrispondenza del punto di applicazione. Secondo la presente Invenzione l'angolo tra tale linea tangente e la parete del deflettore è preferibilmente zero, o uri angolo "acuto", cioè minore di 45°. Inoltre, l’estremità d'uscita del canale anulare di un dispositivo a flusso per trascinamento secondo l'invenzione è preferabilmente di forma tale da mantenere la più bassa resistenza al flusso possibile; tipicamente, l'estremità d'uscita è un condotto sostanzialmente lineare formalo tra la faccia del corpo deflettore e una parte di parete adiacente sostanzialmente rettilinea o leggermente curva fissata allo statore iri modo da essere sostanzialmente parallela alla faccia del deflettore o divergente da essa. Preferibilmente, tale condotto d'uscita avrà una sezione trasversale che ha una forma analoga al canale radiale. Pertanto, una prima parte della parete superiore e inferiore del condotto d'uscita è formata dalle porzioni o dischi del rotore che si estendono radialmente, mentre la seconda parte di parete statorica superiore e inferiore del condotto sarà formata da una coppia di elementi di parete collegati allo statore .

Il grado di divergenza delle pareti laterali del condotto d'uscita del. canale anulare in un dispositivo a flusso per trascinamento secondo l'invenzione, provocherà tipicamente un aumento che va circa dal 5% a circa il 50%, preferibilmente da circa il 10% al 20% dell’area della sezione trasversale del canale anulare.

Preferìbilinente il rotore è formato da due elementi a disco sostanzialmente circolari in una disposizione sostanzidimenie parallela e da un elemento cilindrico di interconnessione, tutti tali elementi essendo costituiti da un metallo, come per esempio acciaio, e collegati da mezzi tradizionali, per esempio mediante saldatura. L'albero per il collegamento con il comando, preferibilmente un comando a potenza costante, del tipo di per sè noto potrebbe essere un elemento tubolare o simile ad una barra interconnesso con uno o con entrambi i dischi del rotore.

La lunghezza efficace del canale anulare può essere compresa nel campo che va da circa 90° a circa 270° della periferia della cavità circolare o cilindrica dello statore.

Come risulta evidente, la pompa secondo l’invenzione può essere disposta in luogo di una tramoggia tradizionale all'entrata di un estrusore a vite. In realtà, il mezzo di compattamento meccanico della nuova pompa per solidi, potrebbe essere collegato o disposto entro un contenitore di alimentazione avente pareti parallele o divergenti, piuttosto che convergenti.

Come risulta evidente da quanto sopra, il mezzo a flusso per trascinamento impiegato nella nuova pompa per solidi secondo l'invenzione, differisce dal mezzo di flusso per trascinamento planare noto e quindi fa parte della presente invenzione di per sè, cioè indipendentemente dal tipo di dispositivo di precompattamento impiegato nella combinazione che fa parte della pompa secondo l'invenzione.

Altre forme d'esecuzione preferite dell'Invenzione comprendono l'impiego del nuovo metodo e della nuova apparecchiatura in combinazione con un macchinario di trattamento tradizionale come per esempio un estrusore a vite. Inoltre, come risulta evidente da quanto sopra, l'invenzione copre molti impieghi vantaggiosi del metodo e dell.'apparecchi.atura secondo l'invenzione, particolarmente per il ricupero di sostanze polimeriche termoplastiche da solidi. di basso peso specifico apparente come per esempio sfridi, rifiuti o simili.

L'invenzione risulterà ulteriormente esemplificata, ma non limitata, dagli acclusi disegni illustranti certe forine d'esecuzione preferite dell'invenzione, e in cui:

la figura 1A è una vista schematica i n prospettiva parzialmente sezionata di. un'apparecchiatura secondo l 'invenzione :

la figura 1B è una vista della sezione laterale dell'apparecchiatura della figura 1A;

la figura 1C è una vista della sezione dall’alto dell'apparecchiatura mostrata nella figura 1A;

la figura 2 è una vista laterale schematica in sezione alquanto ingrandita e semplificata di un dispositivo di flusso per trascinamento analogo a quello mostrato come parte dell'apparecchiatura illustrata nella figura 1A.

La figura 1A rappresenta uria illustrazione schematica di una pompa per solidi 1 secondo l'invenzione comprendente un dispositivo compattatore meccanico MC e un dispositivo di. flusso per trascinamento DF per trasportare un materiale a basso peso specifico apparente (non mostrato) lungo il percorso indicato da una linea a tratti e punti che inizia in corrispondenza dell'estremità superiore della tramoggia 1.09 dove uno spazio limitato e sostanzialmente rettangolare 10 è formato entro la camera 113 e in cui un pistone dotato di movimento alternativo 11 è mostrato spostarsi nelle direzioni della doppia freccia. L'entrata 101 dello spazio 10 è delimitata dall'estremità inferiore della tramoggia 109. L'uscita 102 dello spazio 10 porta attraverso un'apertura 17 nella parete 14 nel canale anulare 12 formato sostanzialmente dal rotore 16, una sua parte essendo sezionata per facilitare la comprensione della costruzione del dispositivo di flusso per trascinamento DF. Il rotore 16 è azionato da un motore (non mostrato nella figura 1A) in direzione della freccia semicircolare. Il materiale solido che viene precompattato nel compattatore meccanico entra nel canale anulare 12 e viene spostato in avanti e contemporaneamente compresso in esso grazie all’interazione tra il rotore 16 e lo statore 12 sino a che l'ulteriore avanzamento nel canale anulare 12 non viene impedito dalla parete deviatrice 182 del deflettore 18. Pertanto il materiale solido viene espulso da un condotto divergente formato tra una parte d'estremità rettilinea 148 dello statore 14, la faccia del deflettore 182, le parti, di parete dello statore 147, 149 e un elemento di parete di sommità del condotto (non mostrato nella figura 1A). Un estrusore a vite E è indicato con linee a tratti, e ruota entro un contenitore cilindrico (non mostrato). E' evidente che una caratteristica essenziale e vantaggiosa delia nuova pompa 1 come qui. descritta è la sua capacità di generare continuanlente puro flusso per trascinamento ovvero puro flusso per pressione sui solidi trasportati in dipendenza della contropressione che si. verifica all'uscita del canale rotante e che è essenzialmente dovuta ai carichi esterni alla pompa. Quando all'uscita non c'è alcuna resistenza allora la nuova pompa esprimerà la massima capacità d:i trasporto per trascinamento agendo in un regime di puro flusso per trascinamento. Quando d'altra parte una resi.utenza all'uscita comincia a svilupparsi assisteremo ad una progressiva diminuzione della mandata e simultaneamente ad un accumulo di materiale in pressione all'interno del canale rotante, finché la mandata si azzera in presenza di una resistenza che è pari o superiore alla forza di trasporto della pompa stessa (puro flusso per pressione) per riprendere a mandare nuovamente non appena tale resistenza all'uscita incomincia a diminuire. Questo spiega la funzionalità caratteristica della nuova pompa rispetto ai dispositivi di alimentazione tradizionali quali sono ad esempio le tramogge coniche o cilindriche. In tali dispositivi, quando alimentati con solidi parlicellari in generale e in particolare con solidi particellari a bassa densità apparente, si creano spesso condizioni di flusso-non flusso, ben note come formazione di "ponti ", a causa della distribuzione ariisotropIca della forza peso applicata sud materiali stessi che si scarica preferibilmente sulle pareti laterali anziché lungo l'asse di flusso verso l'uscita sul fondo. Le frequenze e le velocità di movimento del pistone nonché le velocità differenti nel movimento in avanti (di precompressione) o indietro, non si ritiene siano eccessivamente critiche, e possono essere variate come si desidera per rendere ottimale il funzionamento entro una data serie di parametri. Nuovamente, sarebbe sufficiente qualche semplice prova per ottenere tale ottimizzazione.

E' importante notare che la faccia anteriore premente sul materiale solido del pistone 113 è curva- concava :in modo da posizionarsi sull'interfaccia teorica formata dall'uscita 102 della camera 10 insieme con l'apertura d'entrata 17 nella parete dello statore 14, tra il. compattatore meccanico MC e il dispositivo di flusso per trascinamento DF. Quando il pistone 11 si trova nella sua corsa estrema del moto alternativo il più vicino possibile all'apertura d'uscita 102 dello spazio 10, la sua parete d'estremità cilindrica 113 di spinta dei solidi è posizionata sostanzialmente sull'apertura 117 e cosi chiude ad intermittenza quest' ultima completando contemporaneamente la parete dello statore 14.

La cooperazione tra la disposizione complanare del compattatore per spinta meccanica MC e del dispositivo di flusso per trascinamento è evidente dalla figura 1B che mostra una vista laterale in sezione dell'apparecchiatura 1. Un materiale solido particellare S avente un peso specifico apparente basso è mostrato riempire la tramoggia 109 mentre il pistone 11 è azionato da uri albero mobile nei due sensi 111 (estremità interrotta e comando non mostrato) per spostarsi nelle direzioni della doppia freccia. La posizione finale del pistone 11, la più vicina possibile ai dispositivo di flusso per trascinamento DS è indicata dalla linea a tratti, dove 1'uscita 102 dello spazio 10 si unisce con l'apertura d'entrata 17 del canale anulare 12 formato dal rotore 16 e dallo statore 14. A causa del movimento del rotore 16 e poiché l'area di superficie del rotore 16 che viene a contatto con i solidi è circa tripla rispetto a quella dello statore 14, il carico o resistenza d’attrito del materiale solido S con il rotore 16 supererà il carico d’attrito del materiale solido S con lo statore 14 cosicché si ha un movimento di convogliamento del materiale solido particellare S attraverso il canale anulare 12 dall’entrata 17 all'uscita 19 (non mostrata nella figura 1B) e tutto il. materiale solido spostato e precompresso dal pistone 21 verrà portato via attraverso il canale anulare 12. Contemporaneamente, a causa del carico d’attrito del materiale solido particellare con la superficie o cavità di parete interna dello statore 14, la corrente di materiale solido particellare che entra attraverso l'apertura 107 verrà ulteriormente compressa. Supponendo per esempio un rapporto di compattamento di 5:1 mediante il flusso per spirita meccanico nel precompattatore MC, un compattamento di flusso per trascinamento successivo di, per esempio, 6:1 dà luogo ad un rapporto di compattamento totale di 30:1 che è di per sè interessante per quanto riguarda il compattamento di materiali a basso peso specifico apparente, ma che- rappresenta anche un aumento di cinque voite la capacità del dispositivo di flusso per trascinamento DF. Quando si considerano le aree di sezione trasversale (a) nella tramoggia 109, (c) all'entrata 17 del canale rotante 12 e (c) all'uscita 19, risulterà evidente che una sezione trasversale di 100 x 100 in (a), di 100 x 10 in (b) e 10 x 10 in (c) rientra entro :i. limiti dimensionali efricaci possibili, configurando cosi fattori di compattamento potenziali dell'ordine di 100:1. Prove pratiche hanno confermato che per esemplo il materiale di strido di tali materiali a basso peso specifico apparente come polistirolo espanso, tappeti iri pezzi di materiale fibroso termoplastico e residui leggeri termoplastici in scaglie ottenuti dalla rigenerazione di carta accoppiata a plastica o materiali di cartone possono essere compattati senza problemi, sino alla misura ottimale richiesta per la rigenerazione di tali materiali in un estrusore a vite rotante. Inoltre non è necessario che l’uscita del canale rotante 12 abbia un prolungamento del tipo di quello che si crea in virtù delle parti 147, 149 e delle corrispondenti parti 148 oltre alla parete in alto (non mostrata in figura). Effettivamente l'uscita del canale rotante 12 potrebbe essere definita semplicemente mediante la parete deviatrice 182.

Il movimento di rotazione del rotore 16 attorno all'asse A verrà effettuato mediante un motore 169 ad uria velocità tipica nel campo che va da circa 0,1 a 10 metri al. secondo. Preferibilmente, il motore 169 è un motóre a potenza costante, cioè con comando idraulico, elettrico o pneumatico che può essere fai.to funzionare in modo che il prodotto della coppia motrice per la velocità di rotazione rimanga sostanzialmente costante anche quando si.operi con carichi, esterni variabili.

ha vista dall'alto in sezione della pompa 1 mostrata nella figura 1C illustra nuovamente l’effetto vantaggioso di una parete frontale curva e cilindrica 113 del pistone 11 quando si trova nella posi zione estrema della sua corsa nell'apertura 17 come indicato da una linea ad un solo tratto. La figura 1C fa anche vedere che l'angolo α che è racchiuso tra le linee a tratti e punti K ed L e. delimita la lunghezza periferica dell'apertura 17 può anche essere nel campo sino a 180° e può essere facilmente sino a circa 90° come mostrato nella figura 1C. Inoltre, l'angolo β racchiuso tra la parte inferiore della linea tangenziale T (a tratti e punti, delimitata dalla parete deviatrice 182 del cuneo 1.8) e la linea radiale M (che definisce il punto d'applicazione 181 del cuneo 18) è mostrata al valore preferito di 90° (zero gradi rispetto alla linea tangenziale nel punto di applicazione). L'angolo β potrebbe essere aumentato sino a circa 135° se la parte d'estremiLà rettilinea 148 fosse spostata dello stesso angolo o di un angolo un poco più grande.

La figura 2 mostra una vista in sezione uri poco ingrandita di un disposiiivo di flusso per trascinamento secondo l'invenzione per illustrare la definizione del rapporto L:H e mostra la luce 0. Si ritiene che l'ampiezza G della luce tra i dischi rolorici 161 e 162 e la parete di statore verticale 140 non sia particolarmente critica e dipenda un poco dalle dimensioni delle particelle previste del materiale che deve essere trattato.

Se la nuova pompa o il dispositivo di flusso per trascinamento perfezionato secondo l'invenzione devono essere impiegati tra l'altro per scopi di separazione di solidi/liquidi, la parete dello statore 140 e/o la parete di fondo 142 dello statore possono essere perforale in modo da favorire il drenaggio del liquido che verrebbe forzato fuori,da un materiale solido particellare in seguito alla sua compressione nel canale 12. La figura 2 illustra una costruzione di rotore preferita formata da dischi circolari, paralleli 161, 162 e da un connettore cilindrico 163. L'albero 168 per il collegamento del rotore 16 con il comando 169 può essere collegato all'uno o a entrambi i dischi 161, 162.

Molte variazioni delle forme d'esecuzione dell'invenzione risulteranno evidenti agli esperti nella tecnica e sono destinate ad essere comprese nell'ambito della presente invenzione crune rivendicato in appresso. Per esempio, "serie" coassiali di dispositivi di flusso per trascinameliLo paralleli. come qui descritti potrebbero essere previste per l'alimentazione da parte di uno o più precompattatori. Inoltre, per quanto i precompattatori del tipo che genera condizioni di flusso per spinta meccanica, particolarmente del tipo a pistone o spintore siano preferiti per molti impieghi, non si ritiene che siano essenziali per certe forme d'esecuzione dell'invenzione, mentre la nuova struttura del dispositivo di flusso per trascinamelilo qui descritta è di primaria importanza. Per esempio, i dispositivi di flusso per trascinamento come qui descritti potrebbero essere fatti funzionare in parallelo e/o in serie o combinati con altri dispositivi in grado di compattare preliminarmente materiali solidi particellari.

Claims (22)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per compattare in continuo un materiale solido particellare, avente un peso specifico apparente che è minore della sua densità strutturale; tale metodo consistendo in: (I) compattare preliminarmente tale materiale solido particellare sostanzialmente in condizioni di flusso per spinta meccanica; (II) compattare successivamente ulteriormente tale materiale solido particellare sostanzialmente in condizioni di flusso per trascinamento per produrre una corrente contenente tale materiale particellare solido in uno stato più densamente compatto.
2. 2. Metodo secondo la riv. 1, in cui la prima fase (T) viene eseguita spingendo tale materiale attraverso un mezzo di compattamento in pressione (MC) comprendente uno spazio (10) avente un'entrata (101), un'uscita (102) e comprendente un mezzo (11) per comprimere il materiale mentre si sposta attraverso lo spazio e verso l'uscita dello spazio (10); e in cui tale seconda fase (TT) viene eseguita introducendo tale materiale precompattato che esce dallo spazio (10) in un mezzo di flusso per trascinamento (DF) comprendente un canale sostanzialmente anulare (12) formato da uno statore esterno (14) avente una cavità sostanzialmente circolare e dalla parte periferica concava di un rotore interno (16).
3. 3. Metodo secondo le riv. 1 o 2, iricui tale materiale particelilare solido è mantenuto in contatto d'attrito sia con la cavità anulare dello statore che con la parte periferica concava del rotore e in cui tale contatto d'attrito con la parte periferica del rotore è realizzato in modo da avere almeno due volte e preferibilmente almeno circa tre volte la resistenza del contatto di attrito con la cavità circolare dello statore.
4. 4. Metodo secondo una qualsiasi delle riv. da 1 a 3, in cui la cavità circolare dello statore è sostanzialmente cilindrica e in cui la parte periferica concava del rotore è sostanzialmente rettangolare, per fornire una sezione trasversale sostanzialmente rettangolare del canale anulare quando osservata sul piano assiale delimitato da un asse comune dello statore e del rotore; tale sezione trasversale avendo una lunghezza (L) quando osservata in direzione radiale che interseca perpendicolarmente tale asse; e un'altezza (H), quando osservata sul piano assiale; tale lunghezza (L) e tale altezza (H) avendo un rapporto L:H compreso tra circa 0,5 e circa 5, preferibilmente nel campo da 1 a 3.
5. 5. Metodo secondo una qualsiasi,delle riv. da 1 a 4, in cu:i tale materiale solido particellare, prima della fase di compattamento, ha un peso specifico apparente inferiore a 0,5 g/ml, preferibilmente al di sotto di circa 0,1 g/ml.
6. 6. Apparecchiatura per trasportare in modo compattato una corrente di un materiale solido particellare avente un peso specifico apparente che è sostanzialmente minore della sua densità strutturale; tale pompa comprendendo un dispositivo (MC) per precompattare dapprima il materiale sostanzialmente in condizioni di flusso pressurizzato; e un dispositivo di flusso per trascinamento (DF) collegato al dispositivo di precompattamento per comprimere ulteriormente il materiale sostanzialmente in condizioni di flusso per trascinamento per produrre una corrente di particelle solide in uno stato compattato più densamente.
7. 7. Apparecchiatura secondo la riv. 6, in cui il dispositivo di precompattamento (MC) comprende una camera (10) avente un'entrata (101), un'uscita (102) e un pistone dotato di movimento alternativo avanti e indietro (11) per comprimere il materiale nella camera e spingerlo verso l’uscita; e in cui. tale dispositivo di flusso per trascinamento (DF) comprende: un canale sostanzialmente anulare (12) formato da uno statore esterno avente un elemento di parete (14) che delimita una cavità sostanzialmente cilindrica e da un rotore interno sostanzialmente coassiale (16) avente una cavità periferica continua con una sezione trasversale sostanzialmente uniforme e preferibilmente rettangolare in direzione radiale; tale rotore essendo collegato ad un azionamento per ruotare secondo una direzione che va da un'entrata (17) del canale (12) verso un'uscita (19) comprendente la parete deviatrice stazionaria (182) entro il canale (12) e una parte finale d'uscita dello statore (14).
8. 8. Apparecchiatura secondo le riv.6 o 7, in cui tale uscita (102) della camera (10) è formata da un'apertura (17) della parete dello statore (14).
9. 9. Apparecchiatura secondo una qualsiasi,delle riv. da 7 a 8, in cui tale cavità periferica del rotore (16) è formata da una coppia di parti di pareti radiali (161, 162) e da una parte di parete intermedia (163) per collegare tra di loro tali parti di pareti radiali.
10. 10. Apparecchiatura secondo la riv.9, in cui tale parte di parete di interconnessione (163) è sostanzialmente cilindrica; tali parti di pareti radiali (161, 162) avendo una distanza reciproca (H) che delimita sostanzialmente l’altezza (H) del canale anulare e una lunghezza (L) che si estende dalla parte di parete intermedia (163) in direzione radiale delimitando sostanzialmente la larghezza del canale, tale lunghezza (I.) e tale altezza (H) avendo un rapporto L:H nel campo che va da 0,5 a circa 5, preferibilmente nel campo che va da 1 a 3.
11. 11. Apparecchiatura secondo la riv. 10, in cui tale apertura (17) dell'elemento di parete di statore (14) è sostanzialmente rettangolare ed ha sostanzialmente la stessa altezza (H) del canale (1.2) e una larghezza (W) in direzione periferica dell'elemento di parete di statore (.14), che non supera i 180° della periferia dell'elemento di parete (14); tale larghezza (W) e tale altezza (H) dell'apertura essendo preferibilmente :i.n un rapporto W:H che va da circa 1 a 1.0, più preferibilmente nel campo compreso tra circa 2 e 5.
12. 12. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle riv. da 6 a 11, in cui. la camera (10) e il canale (12) sono sostanzialmente complanari., preferibilmente in allineamento sostanzialmente orizzontale.
13. 13. Apparecchia tura secondo una qualsiasi delle riv. 7-12, in cui il pistone (11) ha una parete frontale concava e sostanzialmente cilindrica (113) che è posizionata sostanzialmente sull'apertura (17) dell'elemento di. parete statorica (14) quando il pistone (11) si trova, nella posizione estrema del suo movimento alternativo, il più vicino possibile all'uscita (102) della camera (10).
14. 14. Apparecchiatura secondo una qualsiasi,delle riv. 9-13, in cui la parete deviatrice (182) è la parete laterale di un corpo sostanzialmente a forma di cuneo (1.8) avente un apice (181), tale parete laterale essendo sostanzialmente planare e allineata tangenzialmente rispetto alla parte di parete intermedia (163); tale elemento di parete esterno (12) avendo una parte sostanzialmente rettilinea (1.48) adiacente all'estremità d'uscita (18) e tale parete deviatrice (182) insieme con la parte di parete esterna lineare (148) formando una parte d'uscita divergente del canale (12). 16.
15. Apparecchiatura secondo la riv.14, in cui la divergenza provoca un aumento che va da circa il 5 sino a circa il 50%, preferibilmente da circa il 1.0% sino al 20% dell'area di sezione trasversale assiale del canale anulare (12).
16. 16. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle riv. 7-15, in cui il rotore (16) è formato sostanzialmente da due elementi a disco sostanzialmente circolari. (161, 162) e da un elemento di collegamento cilindrico (163).
17. 17. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle riv. da 7 a 16, in cui il canale anulare ha una lunghezza di lavoro efficace compresa tra circa 90° e circa 270° della periferia dell’elemento di parete statorica (14).
18. 18. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle riv. 7-17, in cui una tramoggia (109) è collegata con la camera (10) in corrispondenza della sua entrata (101) e in cui il comando (1.69) preferibilmente è un comando a potenza costante.
19. 19. Dispositivo di flusso per trascinamento (DF) comprendente un canale sostanzialmente anulare (12) delimitato da uno statore esterno (12) avente una cavità sostanzialmente cilindrica e da una cavità continua e sostanzialmente uniforme, avente preferibilmente una forma rettangolare quando osservata in direzione assiale, in corrispondenza della parte periferica di un rotore (16) disposto coassialmente entro lo statore (14) e collegato ad un comando (169) per effettuare tale rotazione secondo una direzione che va da un'entrata (17) del canale (12) verso un'uscita (19) comprendente una parete deviatrice stazionaria (382) entro il canale (3.2) e una parte finale d'uscita (148) dello statore (14).
20. 20. Dispositivo di flusso per trascinamento (DF) secondo la riv. 19, in cui il rotore (16) è formato sostanzialmente da due elementi a disco circolari (161, 162) e da un elemento di collegamento cilindrico (163); e in cui lo statore è formato da un involucro esterno sostanzialmente coassiale (14) munito di un'entrata (37) e di un'uscita (19).
21. 21. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle riv. 6-18, per l'impiego come dispositivo d'alimentazione di una macchina per trattamento continuo di solidi particellari come ad esempio un estrusore a vite.
22. 22. Dispositivo di flusso per trascinamento secondo la riv. 19 o 20, per l'impiego nel.riciclaggio di materiali di rifiuto o sfridi particellari costituiti sostanzialmente da un materiale termoplastico in vista della rigenerazione materiale polimerico.