PL179378B1 - Urzadzenie do obróbki cieplnej materialów sypkich, zawierajacych tworzywa sztuczne PL PL PL - Google Patents

Abstract

1. Urzadzenie do obróbki cieplnej materialów sypkich, zawierajacych two- rzywa sztuczne, w przenosnikach slimako- wych, korzystnie rurowych przenosnikach slimakowych, za pomoca promienników podczerwieni, znamienne tym, ze pro- mienniki (6, 28) podczerwieni sa umiesz- czone w centralnym obszarze przenosnika slimakowego (2), zas ich promieniowanie jest skierowane od wewnatrz na zewnatrz, bezposrednio na obrabiany material. Fig. 1 PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do obróbki cieplnej materiałów sypkich, zawierających tworzywa sztuczne. Urządzenie tego typu pozwala przeprowadzać taką obróbkę cieplną materiałów sypkich, zawierających zorientowane poprzez rozciąganie termoplasty, że przechodzą one w trakcie obróbki przez zakres relaksacji, związany z takimi zjawiskami jak powrotne odkształcenie cieplne i skurcz. Zjawisko relaksacji zorientowanych poprzez rozciąganie termoplastów wykorzystuje się przykładowo w procesie przygotowywania zorientowanych termoplastów do procesu odzysku, na przykład w celu zwiększenia ciężaru nasypowego lub nadania kruchości.

179 378

Jednocześnie urządzenia te nadają się również do obróbki cieplnej mieszanek heterogenicznych, zawierających, różne rodzaje termoplastów, w ramach której należy zmiękczyć selektyWnie określony rodzaj termoplastów, zaś mieszankę w stanie zmiękczonym i nagrzanym przekazać do następnych urządzeń.

Z międzynarodowego opisu patentowego nr WO 93/14915 i niemieckiego opisu patentowego nr DE 42 20 665 znany jest sposób, w którym relaksacja zorientowanych termoplastów w celach odzysku jest prowadzona tak, że wewnątrz strumienia mieszanki heterogenicznej określone termoplasty podlegają selektywnej relaksacji, odpowiednio do ich gatunku, co pociąga za sobą celowe selektywne zmiany własności fizycznych, które następnie umożl^wi^^ią automatyczne sortowanie. Z międzynarodowych opisów patentowych nr WO 94/00241 i WO 93/17852 znane są sposoby, w ramach których określone gatunki termoplastów zmiękcza się selektywnie w zawierającym różne tworzywa sztuczne strumieniu mieszanki heterogenicznej, a następnie, dzięki wywołanym w ten sposób zmianom własności fizycznych, sortuje się je automatycznie w kolejnych etapach.

Z brytyjskiego zgłoszenia patentowego nr GB-A-1 313 203 znane jest urządzenie, w którym uprzednio rozdrobnione pianki polistyrenowe są transportowane jako oddzielne cząstki za pomocą przenośnika wibracyjnego. Umieszczone nad odcinkiem transportowym promienniki podczerwieni nagrzewają transportowany materiał, przy czym jest on przeprowadzany do zakresu relaksacji i ulega skurczowi. Powierzchnia przenośnika wibracyjnego jest chłodzona, aby zapobiec przegrzaniu powierzchni wskutek promieniowania podczerwonego, które powodowałoby nadtopienie cząstek transportowanego materiału i sklejenie nadtopionych cząstek z powierzchnią przenośnika, a zatem przerwanie procesu. Przy takim sposobie postępowania czas trwania procesu jest określony, poza wielkością obrabianych cząstek, także przez odległość promienników podczerwieni od powierzchni przenośnika, wydajność zainstalowanej instalacji chłodzącej oraz wynikającą stąd prędkość transportu. Zależności między tymi wielkościami prowadzą albo do wydłużenia odcinków obróbki, albo do złego wykorzystania energii cieplnej wskutek konieczności zastosowania dużej wydajności chłodzenia. Specyficzne parametry transportu wibracyjnego względnie transportu z częstotliwością własną w połączeniu z realnymi wymiarami urządzeń pociągają za sobą ograniczenie wydajności transportu. Kolejna wada tego sposobu polega na tym, że obrabiane cząstki spoczywają swoją dolną powierzchnią na powierzchni przenośnika, w związku z czym obszary te nie podlegają bezpośredniemu oddziaływaniu promieniowania podczerwonego. Prowadzi to albo do pozostawienia części cząstek w stanie niezupełnie odprężonym, albo też powoduje wydłużenie procesu.

Z amerykańskiego zgłoszenia patentowego nr US-A-3 883 624 znany jest sposób, w którym piankę polistyrenową po wstępnym rozdrobnieniu poddaje się na metalowym przenośniku taśmowym obróbce cieplnej, przy czym pianka ulega skurczowi i częściowemu stopieniu w jednej warstwie, po oziębieniu staje się krucha, a następnie jest rozdrabniania do postaci cząstek, mających zdolność plastyfikacji. Wskutek topienia polistyrenu sposób ten nie nadaje się do prowadzenia selektywnej obróbki cieplnej cząstek w strumieniu heterogenicznym, zawierającym inne tworzywa sztuczne. Wszystkie obce substancje, występujące w procesach odzysku, pogarszają rezultaty sposobu.

Z niemieckiego zgłoszenia wzoru użytkowego nr DE 93 16 760 Ul znane jest rozwiązanie, polegające na transporcie materiałów sypkich, zawierających tworzywa sztuczne, w celu poddania ich obróbce cieplnej, za pomocą przenośnika ślimakowego przez strefę wygrzewania. Transport ciepła odbywa się tutaj na zasadzie konwekcji. Opis ten w ogóle nie dotyczy transportu ciepła, odbywającego się na zasadzie promieniowania cieplnego.

Z niemieckiego opisu patentowego nr DE-OS 19 06 278 oraz brytyjskiego opisu patentowego nr GB 1 458 312 znane jest rozwiązanie, które stanowi połączenie przenośnika ślimakowego ze źródłami promieniowania cieplnego. W obu przypadkach źródła promieniowania są. umieszczone poza obwodem ślimaka transportowego. Prowadzi to z jednej strony do niekorzystnego napromieniowania części ślimaka, z drugiej zaś odległość od napromieniowywanego materiału odpowiada co najmniej promieniowi ślimaka, co ogranicza sprawność procesu przekazywania ciepła.

179 378

Z innej dziedziny techniki znane jest wytłaczanie tworzyw sztucznych za pomocą narzędzia . jako metoda produkcji wyrobów z tworzyw Sztucznych. W tym celu granulat wyjściowy jest stapiany i ujednorodniany w ślimaku uplastyczniającym wtryskarki. Topienie w ślimaku uplastyczniającym zachodzi pod wpływem wysokiej częstotliwości, co opisano w europejskich zgłoszeniach patentowych nr EP-A-469 466 i EP-A-595 189. Publikacje te nie zawierają, wskazówek odnośnie sposobu i urządzenia do przygotowywania materiałów sypkich, zawierających zorientowane termoplasty, do procesu sortowania, jak też późniejszego procesu rozdzielania względnie sortowania.

W europejskim zgłoszeniu patentowym nr EP-A-154 333 opisany jest dwustopniowy sposób uzdatniania starych opon, w którym promiennik wysokiej częstotliwości jest umieszczony przed konwencjonalnym przenośnikiem ślimakowym. W przenośniku ślimakowym następuje wymiana ciepła wyłącznie na zasadzie konwekcji. Oba stopnie sposobu są od siebie ściśle oddzielone. Ponadto sposób ten służy do regeneracji już wstępnie przesortowanego materiału, ponieważ ze starych opon usuwa się najpierw obce substancje.

Celem wynalazku jest zaproponowanie zmechanizowanego i ciągłego sposobu selektywnej relaksacji względnie selektywnego zmiękczania termoplastów, w tym również termoplastów zmieszanych z innymi gatunkami tworzyw sztucznych, aby celowe i szybkie wygrzewanie cząstek tworzyw sztucznych mogło zachodzić w jak najdokładniej określonych przedziałach temperatury.

Urządzenie do obróbki cieplnej materiałów sypkich, zawierających tworzywa sztuczne, w przenośnikach ślimakowych, korzystnie rurowych przenośnikach ślimakowych, za pomocą promienników podczerwieni, według wynalazku charakteryzuje się tym, że promienniki podczerwieni są umieszczone w centralnym obszarze przenośnika ślimakowego, zaś ich promieniowanie jest skierowane od wewnątrz na zewnątrz, bezpośrednio na obrabiany materiał.

Korzystnie, promienniki podczerwieni są umieszczone na wsporniku instalacyjnym o regulowanej wysokości.

Korzystnie, wspornik instalacyjny jest osadzony jednostronnie w podporze stałej lub podparty obustronnie za pomocą obracającego się wraz z wałem łożyska.

Korzystnie, wspornik instalacyjny jest podparty w kilku punktach.

Korzystnie, przenośnik ślimakowy składa się z trzech stref roboczych, w których ślimak ma zróżnicowany kształt i skok.

Korzystnie, przenośnik ślimakowy zawiera czujnik temperatury do regulacji natężenia promieniowania emitowanego przez promienniki podczerwieni.

Korzystnie, przenośnik ślimakowy i ścianki rynny ślimaka są pokryte powłoką, odbijającą promieniowanie podczerwone, względnie są z materiału, odbijającego promieniowanie podczerwone.

Korzystnie, obojętność sypkiego materiału w strefie zasilania i/lub strefie dozowania przenośnika ślimakowego odpowiada żądanemu stopniowi napełnienia przenośnika ślimakowego w strefie wygrzewania.

Korzystnie, przenośnik ślimakowy w strefie wygrzewania ma skok i geometrię ślimaka dostosowane do regulacji stopnia napełnienia w zakresie od 0,02 do 0,15.

Korzystnie, promiennik podczerwieni ma postać pręta.

Korzystnie, na zamkniętym rurowym płaszczu przenośnika ślimakowego umieszczone są środki do odsysania emitowanych substancji w postaci pyłów lub zapachów oraz środki do ich odprowadzania po odfiltrowaniu na zewnątrz względnie przez przewód obiegu wygrzewania materiału do strefy wygrzewania.

Według wynalazku do transportu sypkiego strumienia mieszanki heterogenicznej wykorzystuje się zasadę transportu za pomocą ślimaków w połączeniu ze źródłami promieniowania cieplnego, przy czym źródła promieniowania cieplnego są zainstalowane w centralnym obszarze ślimaków. Niewielka odległość od transportowanego materiału zapewnia tutaj wydajne przekazywanie energii cieplnej. Jednocześnie mniej niż połowa części ślimaka podlega bezpośredniemu napromieniowaniu, dzięki czemu nie są one nadmiernie nagrzewane, a niekorzystne odbicie promieniowania na częściach ślimaka zostaje zminimalizowane.

179 378

Zalety wykorzystania przenośnika ślimakowego dla tego typu zastosowań są następujące:

- Dzięki temu, że transport polega na przesuwaniu, co najmniej w obszarze styku transportowanego materiału z powodującą przesuw, boczną powierzchnią ślimaka, następuje mieszanie materiału. Efekt mieszania jest szczególnie wyraźny w przenośnikach ślimakowych rurowych, ponieważ tutaj dodatkowo porusza się ściana koryta. Mieszanie wpływa korzystnie na równomierne wygrzewanie transportowanego materiału. Zwłaszcza w przypadku relaksacji, sposób tłoczenia charakterystycznych dla ślimaków, jest wyjątkowo korzystny, ponieważ wskutek zmiany gęstości odprężone cząstki są korzystnie spychane na dół, w związku z czym cząstki jeszcze nie odprężone przechodzą do góry, do obszaru bezpośredniego działania promieniowania podczerwonego.

- Dzięki strefowej budowie odpowiednich przenośników ślimakowych również te etapy procesu, które zachodzą przed lub po właściwym procesie wygrzewania, można połączyć pod względem maszynowym w jedną całość. Tak na przykład we wszystkich sposobach wygrzewania wymagane jest jak najdokładniejsze, równomierne obłożenie odcinka wygrzewania. W przypadku transportu wibracyjnego warunek ten można przykładowo spełnić, umieszczając przed przenośnikiem znany dozownik w postaci bębna z przegrodami. Poza strefą dozowania, która może być zrealizowana samodzielnie przez specjalistę w danej dziedzinie techniki, w poniższej części opisu przedstawione są inne strefy ślimaka, istotne z punktu widzenia zadania wynalazku.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia rozmieszczenie promienników podczerwieni w kształcie prętów wewnątrz wału ślimaka, w schematycznym przekroju, zaś fig. 2 - schemat urządzenia do obróbki cieplnej materiałów sypkich, zawierającego taśmowy przenośnik ślimakowy.

Na figurze 1 ukazane jest, w schematycznym przekroju, rozmieszczenie promienników podczerwieni 6 w kształcie prętów wewnątrz wału ślimaka 2. W tym celu wał jest pusty wewnątrz i zaopatrzony w odpowiednie otwory wylotowe dla promieniowania podczerwonego, aby promieniowanie to oddziaływało na transportowany materiał. Ślimak jest ukształtowany przykładowo jako ślimak pełny. Możliwe są również inne kształty ślimaków, na przykład ślimak taśmowy, ślimak łopatkowy lub podobne, które są o tyle korzystne, że promieniowanie podczerwone ma lepszy dostęp do transportowanego materiału. Ścianki rynny 9 ślimaka 35 i sam ślimak są korzystnie pokryte powłoką, odbijającą promienie podczerwone, lub są wykonane z materiału, odbijającego promienie podczerwone na przykład aluminium, w celu zwiększenia ilości promieniowania, działającego na materiał wewnątrz jego objętości nasypowej.

Na figurze 2 ukazany jest przykład wykonania urządzenia, w którym strefa wygrzewania 25 jest połączona na wejściu z tak zwaną strefą zasilania i dozowania 23, 24 tego samego ślimaka 35. Ze zwykłego zasobnika w postaci silosa lub innego zbiornika materiał jest doprowadzany przez lej do ślimaka, mającego na początku kształt ślimaka pełnego. Strefa zasilania 23 ma zwoje tak ukształtowane pod względem objętości, że pobierana ilość materiału jest dokładnie taka, jaka jest potrzebna do osiągnięcia wymaganego stopnia napełnienia w dalszej części ślimaka, w tak zwanej strefie wygrzewania 25. W następującej po strefie zasilania 23 strefie dozowania 24 objętość zwojów jest o tyle większa, że na początku strefy wygrzewania 25 osiąga się żądany stopień napełnienia. Ten, ukazany na fig. 2, przykład wykonania wynalazku jest przedstawiony na przykładzie przenośnika ślimakowego taśmowego. Można również zastosować przenośnik ślimakowy rurowy, przy czym podawanie materiału odbywa się wówczas osiowo. Przeznaczony do obróbki, uprzednio rozdrobniony materiał 21 jest podawany przez wlot 20 materiału. Rozdrabnianie może się odbywać również bezpośrednio po wlocie 20 materiału i przed strefą zasilania, w wolno poruszającym się rozdrabniaczu z dołączoną do niego komorą buforową. Stamtąd materiał przechodzi do strefy zasilania ślimaka, umieszczonego na wale napędowym 22. Wał napędowy 22 napędza w niniejszym przykładzie ślimak 35 w trzech strefach działania z tą samą prędkością obrotową. Dzięki różnym ukształtowaniom ślimaka i skokom w poszczególnych strefach 23, 24, 25 osiąga się, zależnie od obszaru, w którym znajduje się materiał, różne prędkości transportu, a co za tym idzie, spełniane są różne zadania. Ze strefy zasilania 23 materiał przechodzi do strefy dozowania 24, w której

179 378 dzięki odpowiedniemu ukształtowaniu ślimaka pod względem skoku i kształtu oraz prędkości obrotowej wału napędowego 22 osiąga się to, że do strefy wygrzewania 25 przechodzą jedynie ściśle określone ilości materiału, zaś stopień napełnienia Φ jest tak dobrany, że opisany poniżej wspornik instalacyjny 27 zawsze jest wolny od materiału, co osiąga się przy stopniu napełnienia równym od 0,02 do 0,15. W strefie wygrzewania 25, która tutaj jest ukształtowana w postaci ślimaka taśmowego, aby materiał mógł być w dużym stopniu poddawany działaniu promieniowania podczerwonego bez osłony w postaci części ślimaka, zaś z drugiej strony obciążenie elementów przenośnika ciepłem promieniowania było jak najmniejsze dzięki małej powierzchni tych elementów, umieszczony jest wspornik instalacyjny 27 dla promienników 28 podczerwieni. Wspornik instalacyjny 27 może być, jak pokazano tutaj, zamocowany jednostronnie w podporze stałej 33, ale również, zależnie od długości i kształtu, zamocowany obustronnie, co ukazano tu przykładowo za pomocą, odsączonego na wale 22 i obracającego się wraz, z nim, łożyska 32, względnie podparty w kilku punktach, Wysokość wspornika instalacyjnego 27 naid materiałem, względnie najniższym punktem płaszcza 26 rury ślimaka 35 jest regulowana, aby umożliwić dopasowanie natężenia promieniowania podczerwonego, emitowanego z promienników 28, do konkretnego materiału. To dopasowanie do obrabianego materiału może odbywać się jednorazowo, przy rozruchu urządzenia, lub w sposób ciągły, za pomocą bezstykowego czujnika 34 temperatury, mierzącego temperaturę materiału. Czujnik ten może być umieszczony przykładowo na zewnątrz płaszcza 26 rury ślimaka 35 i dokonywać pomiaru przez okienko, lub na wsporniku instalacyjnym 27. Na podstawie sygnału pomiarowego można tak regulować, na przykład wysokość wspornika lub inne parametry, przydatne do regulacji, działającego wewnątrz materiału natężenia promieniowania podczerwonego (jak temperatura promienników, liczba włączonych promienników i tak dalej), że wygrzewanie odpowiada wstępnym założeniom. Przewody zasilające dla instalacji na wsporniku są przeprowadzone, na przykład za pomocą sztywnej lub elastycznej prowadnicy, ze wspornika do korpusu maszyny.

Przeznaczony do obróbki materiał jest transportowany przez strefę wygrzewania 25, przechodząc przy tym przez obróbkę w postaci, przedstawionego schematycznie, częściowo, obrobionego materiału z substancją obcą 29 i w dużym stopniu obrobionego materiału z substancją obcą 30. Poprzez ślizg wylotowy 31 można przekazywać materiał do kolejnego etapu sposobu. Wariant rozwiązania ślimaka taśmowego 35 może polegać na tym, że taśma jest wykonana z pustego materiału, przez który prowadzony jest nośnik ciepła, na przykład w obiegu zamkniętym, aby ślimak podlegał własnemu, stabilnemu wygrzewaniu, a jako efekt dodatkowy ogrzewał lub chłodził obrabiany materiał. Możliwość taka istnieje również w przypadku części ślimaka w strefie dozowania 24 i w strefie zasilania 23.

Ukazany na fig. 2 przykład wykonania z zamkniętym rurowym płaszczem 26 ślimaka 35 umożliwia, korzystnie, odciąganie ewentualnych emisji (pyły, zapachy) razem z nagrzanym powietrzem, na przykład przez wlot 20 materiału, i zatrzymywanie ich w znajdujących się dalej filtrach lub, jak pokazano przykładowo, odciąganie w obszarze wlotowym 36 ślimaka i kierowanie do zespołu transportowo-filtracyjnego 37. Powietrze można przy tym po filtrowaniu wypuszczać odprowadzeniem 39 do atmosfery lub, poprzez zamknięty obieg 38 powietrza, wykorzystywać w strefie wygrzewania 25, przyczyniając się tym samym do zmniejszenia zużycia energii. Zabierane przy odsysaniu ciepło można przy tym wykorzystać do wstępnego podgrzewania materiału ma wlocie 20 oraz w strefie zasilania 23 i strefie dozowania 24.

Dla określonych przypadków zastosowania i w celu zrealizowania funkcji sortowania (na przykład przy relaksacji i sortowaniu materiałów piankowych) można połączyć odpowiednie urządzenia na wyjściu z dodatkową strefą chłodzenia, usytuowaną, opcjonalnie na takiej samej płaszczyźnie w takim samym elemencie transportowym.

1779 378

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (12)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do obróbki cieplnej materiałów sypkich, zawierających tworzywa sztuczne, w przenośnikach ślimakowych, korzystnie rurowych przenośnikach ślimakowych, za pomocą promienników podczerwieni, znamienne tym, że promienniki (6, 28) podczerwieni są umieszczone w centralnym obszarze przenośnika ślimakowego (2), zaś ich promieniowanie jest skierowane od wewnątrz na zewnątrz, bezpośrednio na obrabiany materiał.
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że promienniki (28) podczerwieni są umieszczone na wsporniku instalacyjnym (27) o regulowanej wysokości.
3. 3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że wspornik instalacyjny (27) jest osadzony jednostronnie w podporze stałej (33).
4. 4. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że wspornik instalacyjny (27) jest podparty obustronnie za pomocą obracającego się wraz z wałem (22) łożyska (32).
5. 5. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że wspornik instalacyjny (27) jest podparty w kilku punktach.
6. 6. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że przenośnik ślimakowy (2) składa się z trzech stref roboczych (23,24,25), w których ślimak (35) ma zróżnicowany kształt i skok.
7. 7. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że przenośnik ślimakowy (2) zawiera czujnik (34) temperatury do regulacji natężenia promieniowania emitowanego przez promiennik (28) podczerwieni.
8. 8. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że przenośnik ślimakowy (2) i ścianki rynny (9) ślimaka są pokryte powłoką, odbijającą promieniowanie podczerwone, względnie są z materiału, odbijającego promieniowanie podczerwone.
9. 9. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że objętość sypkiego materiału w strefie zasilania (23) i/lub strefie dozowania (24) przenośnika ślimakowego (2) odpowiada żądanemu stopniowi napełniania (Φ) przenośnika ślimakowego (2) w strefie wygrzewania (25).
10. 10. Urządzenie według zastrz. 9, znamienne tym, że przenośnik ślimakowy (2) w strefie wygrzewania (25) ma skok i geometrię ślimaka (35) dostosowane do regulacji stopnia napełnienia (Φ) w zakresie od 0,02 do 0,15.
11. 11. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że promiennik podczerwieni (6, 28) ma postać pręta.
12. 12. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że na zamkniętym rurowym płaszczu (26) przenośnika ślimakowego (2) umieszczone są środki (36, 37) do odsysania emitowanych substancji w postaci pyłów lub zapachów oraz środki (39) do ich odprowadzania po odfiltrowaniu na zewnątrz względnie przez przewód (38) obiegu wygrzewania materiału do strefy wygrzewania (25).