PL205899B1 - Urządzenie do ciągłego filtrowania mieszanin materiałów - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do ciągłego filtrowania mieszanin materiałów, zwłaszcza do oddzielania zanieczyszczeń z tworzyw sztucznych w stanie stopionym.

Zużyte tworzywa sztuczne lub odpady tworzyw sztucznych zawierają zwykle duże ilości substancji obcych, jak na przykład metalowe części, pozostałości papieru, szkło, wtórne tworzywa sztuczne i temu podobne. Te substancje obce lub zanieczyszczenia trzeba z reguły usunąć przed ponownym przetworzeniem tworzyw sztucznych. Często odbywa się to w ten sposób, że zużyte tworzywa sztuczne najpierw plastyfikuje się poprzez nagrzanie, a następnie filtruje się stopione tworzywa. Do tego celu stosuje się filtry do materiałów w stanie stopionym, za pomocą których oddziela się metaliczne lub niemetaliczne substancje obce względnie tworzywa sztuczne o wyższej temperaturze topnienia. Aby umożliwić ciągłe i wolne od zakłóceń filtrowanie, filtry do materiałów w stanie stopionym trzeba jednak stale czyścić.

Z niemieckiego opisu patentowego nr DE 43 08 685 C2 znane jest tego typu urzą dzenie rozdzielcze, w którym zanieczyszczone tworzywo sztuczne w stanie stopionym jest wtłaczane do wewnętrznej komory umieszczonego w obudowie korpusu filtracyjnego w kształcie pustego cylindra. W wewnętrznej komorze korpusu filtracyjnego umieszczony jest napędzany obrotowo współosiowo z nim wałek zgarniający, który wraz z wewnętrzną ścianką korpusu filtracyjnego ogranicza pierścieniową komorę wewnętrzną, a na jej zewnętrznej stronie znajduje się pewna liczba ustawionych ukośnie do kierunku osi skrobaków, uzupełniających się wzajemnie do postaci zwojów przenośnika ślimakowego. Pozostałości, zatrzymywane przez korpus filtracyjny na jego wewnętrznej stronie, są zgarniane przez skrobaki i wskutek obrotu wałka zgarniającego transportowane wzdłuż korpusu filtracyjnego do wylotu materiału, leżącego wzdłuż osi naprzeciw wlotu pierścieniowej komory wewnętrznej. W tym rozwiązaniu droga transportu dla odprowadzania pozostałości biegnie jednak przez całą wewnętrzną powierzchnię filtru, co zwłaszcza w przypadku twardych i drapiących pozostałości może prowadzić do szybkiego zużycia korpusu filtracyjnego. Wskutek osiowego ruchu pozostałości wzdłuż filtru może ponadto dochodzić do zatykania otworów filtru. Ponadto w tym znanym urządzeniu rozdzielczym korpus filtracyjny jest wsparty na obudowie za pomocą układu wsporczego o skomplikowanej konstrukcji.

Z niemieckiego zgłoszenia patentowego nr DE 32 39 030 A1 znane jest dalsze urządzenie rozdzielcze do ponownego przerobu mieszanin złożonych z termoplastycznego tworzywa sztucznego i odpadów materiałowych. W wewnętrznej komorze korpusu filtracyjnego w kształcie pustego cylindra znajduje się tam również napędzany obrotowo wałek zgarniający, który na swym zewnętrznym obwodzie jest zaopatrzony w skrobaki, przesunięte względem siebie w kierunku osiowym i obwodowym. W korpusie filtracyjnym znajdują się leżące naprzeciw siebie, szczelinowe otwory wylotowe, do których w wyniku obrotu wałka zgarniającego w jedną i drugą stronę transportowane są przez skrobaki pozostałości, zbierające się na wewnętrznej stronie korpusu filtracyjnego. Również tam jednak podczas transportu pozostałości do obu otworów wylotowych przemieszczane są one stosunkowo długo po wewnętrznej ściance filtru.

Z amerykańskiego opisu patentowego nr US 6 378 705 znane jest urzą dzenie do filtrowania uplastycznionych termoplastycznych tworzyw sztucznych zawierające co najmniej jeden osadzony obrotowo wokół wzdłużnej osi element filtrujący, mający stronę dopływową, która jest czyszczona przez skrobaki w celu poprowadzenia pozostałości odpadów wzdłuż powierzchni elementu filtrującego, równolegle do osi elementu filtrującego, do kanału odprowadzającego. Urządzenie to zawiera cylindryczną pustą obudowę, a umieszczony w niej cylindryczny element filtrujący wyposażony jest w wiele drobnych otworów.

Celem wynalazku jest opracowanie urządzenia opisanego na wstępie rodzaju, które umożliwi jak najszybsze usuwanie oddzielonych pozostałości z powierzchni filtru.

Urządzenie do ciągłego filtrowania mieszanin materiałów, zwłaszcza do oddzielania zanieczyszczeń z tworzyw sztucznych w stanie stopionym, z umieszczonym wewnątrz obudowy filtrem w kształcie pustego cylindra, z umieszczoną wewnątrz filtru komorą wewnętrzną , z ograniczoną zewnętrzną powierzchnią filtru i wewnętrzną ścianką obudowy pierścieniową komorą i z urządzeniem czyszczącym do usuwania zatrzymanych na filtrze zanieczyszczeń, według wynalazku charakteryzuje się tym, że filtr jest osadzony wewnątrz obudowy obrotowo wokół osi za pomocą silnika, zaś urządzenie czyszczące zawiera co najmniej jeden zgarniacz do usuwania zatrzymanych na filtrze zanieczyszczeń w kierunku promieniowym oraz urządzenie transportowe do odprowadzania zanieczyszczeń

PL 205 899 B1 usuwanych z filtru przez zgarniacz, przy czym napędzany obrotowo silnikiem filtr i urządzenie transportowe są napędzane oddzielnie.

Korzystnie, zgarniacz jest ustawiony ukośnie względem filtru tak, że zgarniacz jest ustawiony pod kątem przyłożenia względem płaszczyzny symetrii filtru.

Korzystnie, kąt przyłożenia zgarniacza jest zmienny. Korzystnie, zgarniacz jest umieszczony na wałku, osadzonym obrotowo wewnątrz obudowy.

Korzystnie, urządzenie transportowe stanowi przenośnik ślimakowy, przesunięty równolegle względem osi obrotu filtru i napędzany silnikiem.

Korzystnie, liczba obrotów filtru i liczba obrotów przenośnika ślimakowego są sterowane oddzielnie.

Korzystnie, zgarniacz jest usytuowany w bezpośrednim sąsiedztwie urządzenia transportowego.

Korzystnie, filtr zawiera wspartą na korpusie wsporczym rurę filtracyjną z dużą liczbą przelotowych otworów, rozszerzających się w kierunku przepływu.

Korzystnie, korpus wsporczy zawiera pewną liczbę obwodowych rowków zbiorczych z umieszczonymi pomiędzy nimi, wąskimi żebrami do podparcia rury filtracyjnej.

Korzystnie, filtr jest zamocowany rozłącznie na osadzonym obrotowo w obudowie wałku nośnym.

Korzystnie, wałek nośny ma pewną liczbę szczelin zbiorczych, które tworzą komorę wewnętrzną.

Korzystnie, zgarniacz stanowi dociskany sprężyną do filtru skrobak nożowy.

Korzystnie, zgarniacz stanowi sprężyste ostrze.

Korzystnie, filtr i przenośnik ślimakowy mają jednakowe lub przeciwne kierunki obrotu.

Istotną zaletę wynalazku stanowi to, że pozostałości po filtrowaniu unosi się z powierzchni filtru, wskutek czego nie stykają się one już z filtrem. Pozostałości nie są podczas czyszczenia przesuwane po powierzchni filtru, co prowadzi do zmniejszenia zużycia i poprawia trwałość urządzenia. Mniejsze naprężenia abrazyjne filtru pozwalają na stosowanie prościej zbudowanych i tańszych filtrów.

Łatwy do wykonania filtr składa się z zaopatrzonej w dużą liczbę otworów przelotowych rury filtracyjnej, wspartej na korpusie wsporczym. Rura filtracyjna składa się korzystnie z materiału odpornego na ścieranie, który można także pokryć dodatkową powłoką. Przelotowe otwory mają korzystnie rozszerzający się w kierunku przepływu przekrój poprzeczny i mogą mieć postać otworów stożkowych, wykonanych na przykład przy użyciu wiązki elektronowej lub laserowej. Korpus wsporczy składa się korzystnie z pustego cylindra, który na swej powierzchni podparcia dla rury wsporczej zawiera pewną liczbę obwodowych rowków zbiorczych i leżących pomiędzy nimi, wąskich żeber podporowych. W ten sposób otrzymuje się tani filtr o dużej otwartej powierzchni. Filtr ten jest wyjątkowo odporny na zużycie i w razie potrzeby moż na go wymienić.

Materiał unoszony przez urządzenie zgarniające jest korzystnie transportowany za pomocą urządzenia transportowego. Filtr i urządzenie transportowe mogą być napędzane oddzielnie, w związku z czym możliwa jest oddzielna regulacja prędkości czyszczenia i odprowadzania substancji obcych. Tego rodzaju regulacja pozwala osiągnąć bardzo wysokie stężenie substancji obcych, a co za tym idzie, dużą ilość materiału pierwotnego. Urządzenie transportowe składa się w korzystnej postaci wykonania z przenośnika ślimakowego, napędzanego obrotowo za pomocą silnika. Liczby obrotów filtru i przenośnika ślimakowego są sterowane oddzielnie, co pozwala osiągnąć bardzo wysokie stężenie substancji obcych przy optymalnej czynnej powierzchni filtru. Zależnie od rodzaju tworzywa sztucznego filtr i przenośnik ślimakowy mogą mieć jednakowe lub przeciwne kierunki obrotu.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia pierwszy przykład wykonania urządzenia rozdzielczego w przekroju wzdłużnym, fig. 2 - urządzenie rozdzielcze z fig. 1 w przekroju poprzecznym, fig. 3 - drugi przykład wykonania urządzenia rozdzielczego w przekroju poprzecznym, fig. 4 - trzeci przykład wykonania urządzenia rozdzielczego w przekroju poprzecznym, fig. 5 - pierwszy przyk ład wykonania korpusu filtracyjnego w przekroju poprzecznym i wzdłużnym, a fig. 6 - drugi przykład wykonania korpusu filtracyjnego w przekroju poprzecznym i wzdłużnym.

Urządzenie rozdzielcze do filtrowania zanieczyszczonych tworzyw sztucznych w stanie stopionym, przedstawione schematycznie na fig. 1, zawiera obudowę 1, w której znajduje się filtr 2 do materiałów stopionych, mający kształt pustego cylindra, osadzonego obrotowo 5 wokół osi obrotu 3. Filtr 2 do materiałów stopionych jest zamontowany na napędzanym obrotowo silnikiem wałku nośnym 4. Wałek ten zawiera osadzoną w obudowie 1, węższą część napędową 5, poszerzoną część gniazdową 6

PL 205 899 B1 na filtr 2 do materiałów stopionych oraz węższy łożyskowy czop 7, osadzony obrotowo w odpowiednim otworze 8 pokrywy 9 łożyska, zamocowanej na obudowie 1.

Przedstawiony w powiększeniu na fig. 5 filtr 2 do stopionych materiałów składa się z zaopatrzonej w dużą liczbę promieniowych przelotowych otworów 10 rury filtracyjnej 11 i połączonego kształtowo z wałkiem nośnym 4 mającego kształt pustego cylindra korpusu wsporczego 12, na którym zamocowana jest skurczowo rura filtracyjna 11. Mająca postać sita rura filtracyjna 11 może być wykonana na przykład z zaopatrzonej w przelotowe otwory i 10 blachy stalowej, wygiętej w kształcie rury, a następnie zespawanej. Jest ona korzystnie wykonana ze stali odpornej na ścieranie i korozję oraz hartowanej. Rura filtracyjna może być także pokryta powłokami powierzchniowymi, które poprawiają odporność na ścieranie i inne własności. Przelotowe otwory 10 mają postać otworów o przekroju rozszerzającym się w kierunku przepływu. W ukazanym na fig. 5 przykładzie wykonania przelotowe otwory 10 mają przekrój zwężający się stożkowo w kierunku strony zewnętrznej. Korpus wsporczy 12 w kształcie pustego cylindra ma na swej zewnętrznej powierzchni pewną liczbę kanałów zbiorczych 13, wykonanych w postaci obwodowego rowka lub płaskiego gwintu, z których to kanałów wychodzi do wewnątrz pewna liczba promieniowych otworów odpływowych 14, rozmieszczonych w jednakowych odstępach kątowych w kierunku obwodu.

Jak wynika z fig. 1 i 2, promieniowe otwory odpływowe 14 uchodzą do osiowych szczelin zbiorczych 15, rozmieszczonych wewnątrz wałka nośnego 4 w takich samych odstępach kątowych, jak otwory odpływowe na obwodzie poszerzonej części gniazdowej 6 i tworzących komorę wewnętrzną do zbierania filtrowanego materiału. Rozszerzające się w kierunku przepływu szczeliny zbiorcze 15 prowadzą do centralnego kanału zbiorczego 16, który poprzez ukośny odcinek uchodzi do pierwszego kanału pierścieniowego 17 wewnątrz obudowy 1. Z pierwszego kanału pierścieniowego 17 prowadzi pierwszy boczny otwór wewnątrz obudowy 1 do otworu wylotowego 18 króćca przyłączeniowego 19. W króćcu przyłączeniowym 19 znajduje się także otwór wlotowy 20, który poprzez drugi boczny otwór wewnątrz obudowy 1 prowadzi do drugiego kanału pierścieniowego 21 w obudowie 1. Ten kanał pierścieniowy 21 jest połączony z komorą pierścieniową 22, znajdującą się pomiędzy wewnętrzną ścianką obudowy 1 i zewnętrzną ścianką rury filtracyjnej 11.

Jak wynika z fig. 2, w dolnej części obudowy 1 umieszczony jest, przebiegający w kierunku osiowym przez całą długość rury filtracyjnej i przylegający do jej zewnętrznej powierzchni zgarniacz w postaci skrobaka nożowego 23, który jest tak ustawiony, że zatrzymane na korpusie filtru 2 pozostałości lub zanieczyszczenia są odprowadzane w kierunku promieniowym. Skrobak nożowy 23 jest nachylony ukośnie do zewnętrznej powierzchni korpusu filtru 2 i do jego kierunku obrotu. W przedstawionym przykładzie wykonania skrobak nożowy jest ustawiony pod kątem przyłożenia α, wynoszącym około 45°, do płaszczyzny symetrii 40 rury filtracyjnej 11. W bezpośrednim sąsiedztwie skrobaka nożowego 23, wewnątrz obudowy 1 jest umieszczone urządzenie transportowe 24 w postaci równoległego do osi obrotu 3 korpusu filtru 2 przenośnika ślimakowego 24, który prowadzi wzdłuż zewnętrznej strony korpusu filtracyjnego do otworu wylotowego. Przenośnik ślimakowy jest tak ustawiony, że pozostałości zgarniane promieniowo przez skrobak nożowy 23 są przekazywane bezpośrednio na przenośnik ślimakowy 24, a stamtąd odprowadzane na zewnątrz w kierunku strzałki 25 na fig. 1. W przykładzie wykonania ukazanym na fig. 2 skrobak nożowy jest zamocowany na otaczającym przenośnik ślimakowy 24 i osadzonym obrotowo wewnątrz obudowy 1, pustym wałku 26, obracanym za pomocą dźwigni nastawczej 27. W ten sposób można zmieniać kąt przyłożenia α i siłę docisku skrobaka nożowego 23. Zgarniacz może jednak również mieć postać sprężystego ostrza 28, jak pokazano na fig. 3. W pustym wałku 26, w obszarze wyjścia materiału z przenośnika ślimakowego 24, znajdują się kanały chłodzące 29. Przez te kanały można zrealizować chłodzenie materiału, odprowadzanego przez przenośnik ślimakowy 24, aby stworzyć barierę cieplną.

Zgarniacz może być również zamontowany w obudowie 1 w zadanej pozycji kątowej, jak to pokazano na fig. 4. Ostrze lub skrobak nożowy 30 jest tam prowadzony przesuwnie w ukośnym otworze 31 obudowy 1 i dociskany do zewnętrznej powierzchni rury filtracyjnej 11 przez trzpień prowadzący 33, napędzany sprężyną 32 lub cylindrem hydraulicznym.

Na króćcu przyłączeniowym 19, w obszarze otworu wlotowego 20, znajduje się wejściowy czujnik 35 nacisku masy, zaś w obszarze otworu wylotowego 18 znajduje się wyjściowy czujnik 34 nacisku masy. Są one podłączone do elektronicznego układu regulacyjnego 36 celem sterowania urządzeniem filtracyjnym. Poprzez elektroniczny układ regulacyjny 36 można przykładowo sterować ruchem obrotowym filtru 2 do stopionych materiałów i przenośnikiem ślimakowym 24 w zależności od zarejestrowanej różnicy nacisków. Dzięki temu filtr 2 do materiałów stopionych i przenośnik ślimakowy 24

PL 205 899 B1 mogą obracać się z przerwami odpowiednio do dwóch zadanych wartości nacisku (maksimum-minimum), co zmniejsza zużycie. Pomiędzy otworem wlotowym 20 i otworem wylotowym 18 usytuowany jest kanał drenażowy 41, przebiegający przez króciec przyłączeniowy 19 i obudowę 1. Dzięki temu substancje obce nie mogą się przedostawać przez miejsce obsadzenia na stronę produktu.

Na fig. 6 ukazany jest kolejny przykład wykonania łatwego do produkcji i taniego filtru, który nadaje się do urządzenia filtracyjnego, w którym przepływ jest zwrócony nie z zewnątrz do wewnątrz, lecz z wewnątrz na zewnątrz. Rura filtracyjna 11 jest tam umieszczona na wewnętrznej stronie korpusu wsporczego 12 i ma rozszerzające się promieniowo w kierunku na zewnątrz przelotowe otwory 10. W tym korpusie wsporczym 12 obwodowe kanały zbiorcze 13 są umieszczone na stronie wewnętrznej, zaś otwory odpływowe 14 na stronie zewnętrznej. Zarówno w tym przykładzie wykonania, jak i w przykładzie wykonania z fig. 5, pomiędzy kanałami zbiorczymi 13 umieszczone są cienkie żebra 39 do podparcia rury filtracyjnej 11.

W opisanym powyżej urządzeniu zanieczyszczoną mieszaninę materiałów (w przeważającej mierze plastyczną masę z tworzyw sztucznych) wtłacza się pod ciśnieniem zgodnie z fig. 1 do otworu wlotowego 20 w kierunku strzałki 37 do pierścieniowej komory 22 i przez drobne przelotowe otwory 10 w rurze filtracyjnej 11 obrotowego filtru 2. Filtrowany materiał przechodzi przez rurę filtracyjną 11 i korpus wsporczy 12 z kanałami zbiorczymi 13 w postaci rowków i otworami odpływowymi 14 przez wałek nośny 4 do otworu wylotowego 18, skąd można go pobierać w kierunku strzałki 38. Zatrzymywane na rurze filtracyjnej 11 pozostałości są unoszone przez zgarniacz przy obrocie rury filtracyjnej 11 i podawane bezpośrednio do obrotowego przenośnika ślimakowego 24, nie stykając się już więcej z filtrem. Pozostałości te są następnie transportowane przez przenośnik ślimakowy do wyjścia, skąd można je odprowadzać w kierunku strzałki 25.

Wynalazek nie jest ograniczony do opisanego powyżej przykładu wykonania. Przykładowo filtrowanie można prowadzić także przy kierunku przepływu od wewnątrz w kierunku na zewnątrz.

Claims (14)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do ciągłego filtrowania mieszanin materiałów, zwłaszcza do oddzielania zanieczyszczeń z tworzyw sztucznych w stanie stopionym, z umieszczonym wewnątrz obudowy (1) filtrem (2) w kształcie pustego cylindra, z umieszczoną wewnątrz filtru (2) komorą wewnętrzną, z ograniczoną zewnętrzną powierzchnią filtru (2) i wewnętrzną ścianką obudowy (1), pierścieniową komorą (22) i z urządzeniem czyszczącym (23, 24) do usuwania zatrzymanych na filtrze (2) zanieczyszczeń, znamienne tym, że filtr (2) jest osadzony wewnątrz obudowy (1 obrotowo wokół osi (3) za pomocą silnika, zaś urządzenie czyszczące (23, 24) zawiera co najmniej jeden zgarniacz (23, 28, 30) do usuwania zatrzymanych na filtrze (2) zanieczyszczeń w kierunku promieniowym oraz urządzenie transportowe (24) do odprowadzania zanieczyszczeń usuwanych z filtru (2) przez zgarniacz (23, 28, 30), przy czym napędzany obrotowo silnikiem filtr (2) i urządzenie transportowe (24) są napędzane oddzielnie.
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zgarniacz (23, 28, 30) jest ustawiony ukośnie względem filtru (2) tak, że zgarniacz (23, 28, 30) jest ustawiony pod kątem przyłożenia (α) względem płaszczyzny symetrii (40) filtru (2).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że kąt przyłożenia (α) zgarniacza (23, 28, 30) jest zmienny.
4. 4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zgarniacz (23, 28, 30) jest umieszczony na wałku (26), osadzonym obrotowo wewnątrz obudowy (1).
5. 5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że urządzenie transportowe (24) stanowi przenośnik ślimakowy, przesunięty równolegle względem osi obrotu (3) filtru (2) i napędzany silnikiem.
6. 6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że liczba obrotów filtru (2) i liczba obrotów przenośnika ślimakowego (24) są sterowane oddzielnie.
7. 7. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zgarniacz (23, 28, 30) jest usytuowany w bezpośrednim sąsiedztwie urządzenia transportowego (24).
8. 8. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że filtr (2) zawiera wspartą na korpusie wsporczym (12) rurę filtracyjną (11) z dużą liczbą przelotowych otworów (10), rozszerzających się w kierunku przepływu.

   PL 205 899 B1
9. 9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że korpus wsporczy (12) zawiera pewną liczbę obwodowych rowków zbiorczych (13) z umieszczonymi pomiędzy nimi, wąskimi żebrami (39) do podparcia rury filtracyjnej (11).
10. 10. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że filtr (2) jest zamocowany rozłącznie na osadzonym obrotowo w obudowie (1) wałku nośnym (4).
11. 11. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że wałek nośny (4) ma pewną liczbę szczelin zbiorczych (15), które tworzą komorę wewnętrzną.
12. 12. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zgarniacz stanowi dociskany sprężyną (32) do filtru (2) skrobak nożowy (23).
13. 13. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zgarniacz stanowi sprężyste ostrze (28).
14. 14. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że filtr (2) i przenośnik ślimakowy mają jednakowe lub przeciwne kierunki obrotu.