УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПОЛНЕНИЯ ЭКСТРУДЕРА ПРЕДВАРИТЕЛЬНО ОБРАБОТАННЫМ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫМ ПОЛИМЕРНЫМ СЫРЬЕМ Российский патент 2009 года по МПК B29C47/10 B29B17/00 

Изобретение относится к устройству для наполнения экструдера предварительно обработанным термопластичным полимерным сырьем, в частности полиэтилентерефталатом, с одним, по меньшей мере, резервуаром, из которого выкачен воздух, с имеющимися в нем подвижными, в частности, вращающимися инструментами для предварительной обработки сырья, причем предварительная обработка включает в себя сушку, а по возможности, кристаллизацию или частичную кристаллизацию сырьевых материалов и каждый резервуар предпочтительно имеет, по меньшей мере, разгрузочное отверстие для предпочтительно находящегося в нем, по меньшей мере, в частично кристаллизованном состоянии сырья, причем, что касается сырья, разгрузочное отверстие сообщается с загрузочным отверстием экструдера по его текучей среде.

Подобное устройство известно из публикации AT 411235. Это известное устройство хорошо подходит для вторичной переработки термопластичного полимерного сырья, в частности полиэтилентерефталата, часто загружаемого в устройство в виде осколков. Произведенный устройством вторичный продукт может быть использован при производстве упаковочной тары, предназначенной для продуктов питания. Правда, применение этого известного устройства влечет за собой затраты на оборудование и энергетическое потребление, и в потребительских кругах часто возникает желание разумно использовать уже имеющиеся элементы установки в комбинации с этим устройством. Часто это приводит к сложностям, связанным с соединением загрузочного устройства с экструдером.

В основу предлагаемого изобретения, созданного на основе устройства прежде описанного типа, легла задача по созданию универсально используемого и более легкого в управлении устройства, а также по снижению потребления энергии за счет уменьшения ее потерь. Кроме того, по сравнению с известным устройством такое решение предусматривает также экономию средств и в плане затрат на оборудование. Эта задача решается таким образом, что передаточная линия, содержащая подготовленное, находящееся в сыпучем состоянии в резервуарах сырье, плотно сообщается по текущей среде с выходным отверстием резервуаров, образующих в данном случае несколько ступеней, и также за счет того, что эта передаточная магистраль на своем выходе имеет непосредственно и герметично соединяемую с загрузочным отверстием экструдера муфту.

Кроме того, в таком предложенном изобретении используется описанная прежде в известных устройствах вакуумная обработка сырья в резервуарах, но, прежде всего, исключается существующая в известных устройствах обязательная многоступенчатость, так как предложенная конструкция может также выполняться в виде одноступенчатого устройства и только с одним единственным резервуаром, что даже в большинстве случаев и будет иметь место. Чем меньше существует ступеней, в частности емкостей, тем устройство легче в управлении и значительно ниже потери энергии, несмотря на незначительные затраты. Особенно важным в изобретении является сохранение сыпучего состояния обрабатываемого сырья до его подачи в экструдер. Благодаря сыпучести находящееся в резервуаре (резервуарах) сырье, в частности, просушивается, а также в основном, по меньшей мере, кристаллизуется и в таком состоянии поступает к общему выпуску резервуаров, причем не пластифицируется и тем самым не становится липким. Поэтому на всем протяжении образующего передаточную линию участка между выпуском резервуаров и впуском в экструдер сохраняется вышеназванное состояние сырья. Обработанное с отклонениями от этого, в частности, пластифицированное сырье становится очень липким, что отрицательно сказывается на равномерном заполнении экструдера. Неравномерное же его заполнение, а также большее или меньшее количество кратковременных перерывов в ходе этого процесса, вызванных прилипанием, например, из-за плохой или неравномерной кристаллизации могут стать причиной пугающего специалистов "качка" экструдера, создающего из имеющегося опыта проблемы в функционировании подсоединенной к экструдеру установки для дальнейшей переработки сырья. Но в данном случае посредством использования предложенного устройства, благодаря сыпучему состоянию сырья, подаваемого в экструдер, обеспечивается его равномерное наполнение, что позволяет не только исключать описанные сложности, но и обеспечивать высокую пропускную способность экструдера.

Передаточная линия делает также более легкой конструктивную пригонку к загрузочному отверстию экструдера, так как часто местные условия носят такой характер, что между резервуаром и экструдером следует выдерживать иногда значительное в пространственном отношении расстояние, которое без проблем можно перекрыть при помощи передаточной линии.

Комплекс мероприятий, проведение которых необходимо для поддержания сыпучего состояния синтетических материалов, сам по себе известен, поэтому в данном случае будет достаточно немного напомнить о некоторых наиболее важных из них, например о недопустимости повышения температуры сырья на участке передаточной линии, сужения ее или относящихся к ней компоновочных элементов, необходимости выдерживания нужного угла естественного откоса сыпучего сырья в загрузочной воронке и т.д.

Но при создании предложенного устройства автор, прежде всего, учитывал то обстоятельство, что часто на предприятиях, перерабатывающих синтетические материалы, в частности, занимающихся их вторичной переработкой, экструдеры уже имеются. Поэтому экструдер в предложенном устройстве уже не рассматривается в качестве его обязательного составляющего элемента, то есть он не обязательно должен быть изготовлен тем же производителем, что и подсоединяемые к экструдеру элементы оборудования. Такие намного раньше установленные, уже имеющиеся на месте установки предложенного устройства экструдеры, с помощью которых обрабатываемое сырье окончательно пластифицируется и подается для дальнейшей переработки, обозначают в дальнейшем как "посторонние экструдеры". При этом речь идет об обычных экструдерах (одночервячных, двухчервячных или многочервячных экструдерах), которые все же нельзя без затруднений использовать для переработки вторично перерабатываемого сырья из полиэтилентерефталата, поскольку загружаемый в существующих установках материал находится в сыром, в частности, не кристаллизованном виде, а в таком состоянии теряет свои свойства при вторичной переработке. Для соединения предложенного устройства с такими уже существующими экструдерами в соответствии с одним из вариантов выполнения изобретения само устройство, не имеющее экструдера, соединяют при помощи муфты непосредственно и герметично с загрузочным отверстием образующего экструдер "постороннего экструдера". В данном случае существуют два принципиально отличающихся варианта в зависимости от того, является ли загрузочный участок загрузочного отверстия "постороннего экструдера" вакуум-плотным или нет. В первом случае из передаточного трубопровода выкачен воздух. Разрежение в передаточном трубопроводе может возникнуть уже за счет созданного в резервуаре вакуума, действующего внутри герметичного передаточного трубопровода и загрузочного участка экструдера. Напротив, если указанный загрузочный участок экструдера не является вакуум-плотным и его нельзя привести в такое состояние, используя незначительные затраты, или имеются намерения создать во всей установке различное разрежение в резервуаре и передаточной линии, то в таком случае передаточная линия должна содержать вакуумный шлюз. Под указанной вакуум-герметичностью экструдера понимают то, что он существенно не нарушает разрежение в передаточной линии и, таким образом, не происходит существенного повреждения проходящего через нее сыпучего сырья из-за незначительного поступления в передаточную линию кислорода и (или) влияния влажности воздуха.

Под загрузочным участком экструдера понимают расположенный рядом с загрузочным отверстием экструдера участок, в частности, находящийся на противоположной к головной части экструдера его стороне, на которой, преимущественно, устанавливается двигатель.

Особенности конструктивного выполнения передаточной линии зависят от специфики выбранного направления ее применения. Передаточная линия должна иметь, по меньшей мере, воронку или конический сборник, в который попадает поступающее из резервуара предварительно обработанное сырье. Но также можно подключить к выпускному отверстию резервуара выпускное устройство, например червячное (которое, по существу, должно работать без компрессии, чтобы не оказывать отрицательное влияние на сыпучесть сырья), или лопастной транспортер, или подобные устройства. Таким образом, простым способом создается возможность для регулирования количества подаваемого в единицу времени к загрузочному отверстию экструдера сырья, что предусмотрено установкой устройства для регулирования объема, или транспортируемого веса в выпускном устройстве. В качестве альтернативы такого выпускного устройства в рамках изобретения может быть предусмотрена установка регулирующего поступление сырья из резервуара вентиля, в частности задвижки.

Как уже сообщалось, экструдер может быть также двухчервячным или многочервячным устройством. Для этого предложенную конструкцию устройства целесообразно выполнить таким образом, чтобы передаточная линия имела дозатор для наполнения такого экструдера. Двухчервячные или многочервячные экструдеры хорошо пластифицируют только сырье, заполняющее его частично (ближе к его дну), а это условие очень просто соблюдается при помощи дозатора. Дозатор может также регулировать объем или вес подаваемого сырья.

Передаточная линия может иметь, по меньшей мере, передаточную камеру, оборудованную механизмом регулирования уровня.

Как уже указывалось, предложенное устройство имеет преимущество в случаях, когда существуют сложные местные условия, например, когда не хватает места рядом с экструдером, или в силу других обстоятельств, определяющих значительное пространственное расстояние между экструдером и данным устройством. В таких случаях передаточная линия может иметь, по меньшей мере, подающее устройство для находящегося в сыпучем состоянии сырья, например винтовой транспортер, передаточное устройство которого перекрывает, по меньшей мере, большую часть этого упомянутого расстояния.

Поскольку указанное сырье является, как правило, чувствительным к воздействию кислорода воздуха и (или) влажности воздуха, исходя из возможностей, следует стремиться поддерживать всю передаточную линию изолированной и в разреженном состоянии по отношению к окружающему воздуху. Если это условие с определенной уверенностью обеспечить нельзя, то созданный в резервуаре вакуум можно сохранять посредством уже названного находящегося в передаточной линии вакуумного шлюза, а неразреженный участок с находящимся в нем сырьем - продувать защитной газообразной средой, например инертным газом, сухим или теплым воздухом. Целесообразно размещать такой вакуумный шлюз в передаточной линии рядом с загрузочным отверстием экструдера, в частности, рядом с муфтой, для того, чтобы большая часть передаточной линии без затруднений находилась под разрежением, например, чтобы созданный в резервуаре вакуум эффективно поддерживался также на этом участке передаточной линии.

Все эти названные варианты выполнения изобретения могут найти применение в любой комбинации в зависимости от выбранной области применения. Но все же в самом простом варианте имеется возможность выполнить передаточную линию в виде канала, непосредственно связывающего выпускное отверстие резервуара с муфтой. В этом канале обработанное в резервуаре сырье центрифугируется вращающимися инструментальными средствами.

Во всех вариантах выполнения изобретения плавление, в частности, пластификация обрабатываемого полимерного материала, особенно полиэтилентерефталата, происходит только в экструдере и может происходить с удалением или без удаления газов.

Одноступенчатый вариант предложенного устройства совсем не обязательно предполагает наличие единственного резервуара, даже если такой вариант все же, как правило, и встречается. Но все же также возможна параллельная установка двух или нескольких резервуаров, из которых осуществляется подача сырья к общему выпуску, по возможности, с чередованием, из какого выпуска резервуара сырье подается в экструдер. Подобным образом можно, правда со значительными затратами, предусмотреть две или несколько ступеней резервуаров, через которые обрабатываемое сырье проходит по очереди. Каждая из этих ступеней может иметь один или несколько резервуаров. Разумеется, что при всех вариантах выполнения изобретения сыпучее состояние обрабатываемого сырья сохраняется до загрузочного отверстия экструдера.

На чертежах схематично представлены примеры выполнения предложенного устройства. На фиг.1 показан пример выполнения изобретения с регулирующей уровень загрузочной горловиной. На каждой из фиг.2 и 3 изображены варианты выполнения изобретения, относящиеся к фиг.1. На фиг.4 показан вариант выполнения с дозатором. Фиг.5 является вариантом фиг.4. На фиг.6 представлен другой вариант выполнения с дозатором. На фиг.7 и 8 изображены другие варианты выполнения изобретения, в которых передаточная камера непосредственно присоединена к загрузочной горловине "постороннего экструдера". На каждой из фиг.9 и 10 представлен пример выполнения изобретения, в котором выпуск из резервуара регулируется образованным задвижкой вентилем. На фиг.11 показан совсем простой пример выполнения изобретения.

В соответствии с примером выполнения изобретения согласно фиг.1 предназначенный для переработки термопластичный полимерный материал, в частности, полиэтилентерефталат загружается сверху в выполненный в виде вакуумного реактора резервуар 1 через вакуумный шлюз 2, верхняя и нижняя стороны которого плотно запираются задвижками 3. Обе задвижки 3 перемещаются при помощи гидравлических или пневматических цилиндров 4 двойного действия между закрытым и открытым положениями. Вместо такого шлюза можно использовать выполненный в виде вращающегося диска шлюз, в частности шлюзовой затвор барабанного типа, посредством которого резервуар 1 заполняется, по меньшей мере, в некоторой степени последовательно. Резервуар 1 образует единственную ступень 95 резервуаров, что, однако, не исключает наличие в этой ступени 95 резервуаров нескольких параллельно работающих резервуаров 1.

Резервуар 1 подключен через вакуум-трубопровод 5 к вакуумному насосу 6. В резервуаре, вокруг его вертикальной оси, на нескольких уровнях вращаются установленные друг над другом инструментальные средства 7, фиксированные в расположенных на некотором расстоянии друг от друга приспособлениях для крепления, предпочтительно, в несущих шайбах 8, сидящих на одном общем вертикальном валу 9, предпочтительно, проходящем дно 10 через вакуум-плотный подшипник и приводимый в движение двигателем 11. При вращении инструментальных средств 7 поступающее порционно или последовательно в резервуар 1 сырье смешивается и нагревается и, по возможности, если инструментальные средства 7 имеют соответствующее оборудование, например ножи, также и размельчается. Часто такое размельчение не требуется, поскольку подлежащее обработке сырье 12 поступает в резервуар 1 уже в размельченном состоянии, например, в виде гранулированного материала или бутылочных осколков, состоящих из полиэтилентерефталата. Хотя в конструктивном плане наиболее просто реализуется упомянутое вращательное движение инструментальных средств 7, для указанной ранее предварительной обработки сырья 12 может быть все же предусмотрено также и движение инструментальных средств 7 другого рода, например, если инструментальные средства 7 перемещаются вверх и вниз. Нагревание находящегося в резервуаре 1 сырья, происходящее за счет работы инструментальных средств 7, контролируется сенсорными датчиками 14, соединенными через проводные линии 15 с устройством управления 16 для регулирования числа оборотов двигателя 11. Таким образом, можно поддерживать на желаемом уровне температуру перерабатываемого в резервуаре 1 сырья 12, чтобы оно только нагревалось, высыхало и, по возможности, по меньшей мере, частично кристаллизировалось, но не пластифицировалось.

Исходя из этого, температура сырья в резервуаре 1 постоянно находится в пределах ниже температуры плавления, в частности, пластификации перерабатываемого сырья для того, чтобы сохранялось сыпучее не липкое его состояние. Отдельные несущие инструментальные средства шайбы 8 разграничивают резервуар 1 на несколько находящихся друг над другом рабочих пространств 60 для поступающего сверху в резервуар 1 подлежащего обработке сырья 12, которое в ходе этого процесса постепенно опускается вниз, проникая через кольцевые зазоры 17, существующие между несущими шайбами 8 и боковой стенкой 13 резервуара, и попадает в область самой нижней несущей шайбы 8. Благодаря этому обеспечивается достаточное и строго определенное время нахождения обрабатываемого сырья в резервуаре 1 и тем самым - равномерная обработка всех поступивших фракций сырья. Самая нижняя несущая шайба 8 установлена в непосредственной близости от дна 10 резервуара и фиксированные в шайбе инструментальные средства забрасывают обрабатываемое сырье в находящееся на одинаковой с несущей шайбой 8 высоте выпускное отверстие 18 боковой стенки 13 резервуара, к которому (выпускному отверстию 18) присоединена содержащая в кристаллизированном состоянии сырье 12 передаточная линия 31, идущая к экструдеру 36. В представленном примере выполнения изобретения эта передаточная линия 31 содержит в своем начале выпускное устройство 96, отвечающее за выгрузку сырья 12 из резервуара 1. Это выпускное устройство 96 имеет корпус 19 винтового конвейера, втягивающее отверстие которого плотно соединено с отверстием 18. В корпусе 19 установлен вращающийся бесконечный винт 20, выполненный в виде настоящего червячного транспортера, то есть работающего без компрессии, чтобы таким образом забираемое им из отверстия 18 сырье только лишь транспортировалось, к тому же совсем или только незначительно пластифицировалось с целью сохранения сыпучего состояния обрабатываемого сырья. В представленном варианте выполнения изобретения бесконечный винт 20 тангенциально соединен с резервуаром 1, а его находящийся слева (согласно фиг.1) торец приводится в движение двигателем 21 с приводом 22. Вместо тангенциального соединения может иметь место также и радиальное или диагональное соединение коробки бесконечного винта со стенкой резервуара, в данном случае направленное вниз соединение. На фиг.1 бесконечный винт движется направо, чтобы выходящее из разгрузочного отверстия 23 кристаллизованное сырье высыпалось в загрузочную воронку 24 выполненной вакуум-плотно передаточной линии 31. Для того чтобы постоянно поддерживать температуру транспортируемого бесконечным винтом 20 сырья на желаемом уровне, а также сохранять его сыпучесть, корпус 19 винтового транспортера может быть оснащен терморегулирующим устройством 25, например системой подогрева. В качестве альтернативного варианта или дополнительно к этому в сердцевине бесконечного винта 20 может быть предусмотрен канал 26 для протекания нагретой среды, вводимой известным способом ротационного введения в канал 26 через выходной вал привода 22. При необходимости требуемая для сохранения сыпучести температура подаваемого бесконечным винтом сырья может контролироваться сенсорным датчиком 61, сигнал от которого поступает по проводной линии 62 к устройству 16 управления.

Состояние находящегося в загрузочной воронке 24 сырья 68, в частности его сыпучесть, можно контролировать через смотровое окно 27. Для контроля уровня наполнения загрузочной воронки 24 предусмотрено устройство 33 регулирования уровня, датчики 34 уровня которого через проводные линии 63 могут быть соединены с устройством 64 регулирования количества оборотов двигателя 21 с тем, чтобы постоянно сохранять в загрузочной воронке 24 желаемый уровень. Из загрузочной воронки 24 сырье высыпается вниз, в вакуумный шлюз 28, который закрывается герметично сверху и снизу передвигаемыми при помощи цилиндров 29 задвижками 30 таким же образом, как и описанный шлюз 2. Но также и здесь может найти применение шлюзовой затвор барабанного типа или подобные устройства. Из выходного отверстия 58 вакуумного шлюза 28 сырье, находящееся в нем, падает вниз при открытии задвижки 30 в другую воронкообразную камеру 32 передаточной линии 31, также оборудованной устройством 33 регулирования уровня с датчиками 34 уровня. С помощью информации, поступающей от этих датчиков 34 уровня, можно приводить в действие нижнюю задвижку 30 вакуумного шлюза 28, что детально не показано. Выпуск камеры 32 соединен с образованным "посторонним экструдером" 36 экструдером посредством выполненной в любом виде, например, как фланцевое соединение, предпочтительно, герметичной муфтой 69. Находящийся рядом с загрузочным отверстием 35 втягивающий участок "постороннего экструдера" 36 в этом случае не обязательно должен быть вакуум-плотным, поскольку целесообразно расположенный рядом с загрузочным отверстием 35 передаточной линии 31 вакуумный шлюз 28 обеспечивает разрежение значительной части передаточной линии 31 между резервуаром 1 и вакуумным шлюзом 28, а находящийся между вакуумным шлюзом 28 и загрузочным отверстием 35 участок передаточной линии 31 очень короткий, поэтому сырье 12 находится здесь непродолжительное время. Это позволяет исключить значительную порчу сырья 12. В корпусе 37 "постороннего экструдера" 36 установлен винтовой конвейер 38, приводимый в движение двигателем 39 и имеющий зону 40 сжатия. Таким образом, транспортируемое винтовым конвейером 38 сырье 12 пластифицируется и в таком состоянии выдавливается через сопло 41 головки 42 экструдера для дальнейшей переработки (например, гранулирования или впрыскивания в форму).

Перерабатываемое сырье находится в разреженном пространстве на участке от вакуумного шлюза 2, шлюзовая камера 67 которого также может быть соединена через вакуум-провод 43 с вакуумным насосом 6, до выходного отверстия 58 вакуумного шлюза 28, поэтому исключается любое повреждение перерабатываемого сырья 12 кислородом воздуха и под воздействием влажности. Чтобы по возможности исключить такое повреждение и на участке между вакуумным шлюзом 28 и экструдером 36, камера 32 может быть, по возможности, плотно изолирована и снабжена подводом 44 для продувания сухим, предпочтительно, теплым инертным газом, подводимым от источника 45 газа. В данном случае может быть также вполне достаточным продувание сухим теплым воздухом, так как нельзя достичь полной герметичности, если "посторонний экструдер" не является таковым, что часто имеет место. К тому же сырье находится в камере 32 недолго, поэтому его небольшое повреждение практически незначительно.

Для облегчения процесса загрузки винтового конвейера 38 "постороннего экструдера" 36 загрузочное отверстие 35 предусмотрительно устроено сверху корпуса 37 "постороннего экструдера" 36 с тем, чтобы подаваемое сырье самостоятельно, под действием силы притяжения ссыпалось вовнутрь корпуса 37 винтового конвейера. Находящееся в камере 32 сырье 68 образует придонный слой, способствующий равномерному заполнению "постороннего экструдера" 36.

Однако также возможен вариант, как показано на фиг.2, соединения выходного отверстия 58 вакуумного шлюза 28 передаточной линии 31 непосредственно к загрузочному отверстию 35 экструдера 36 при помощи муфты 69. Такая экономящая средства форма выполнения изобретения может найти применение тогда, когда не нужно обращать внимание на определенный способ наполнения экструдера 36, в частности винтовой конвейер 38 можно заполнять полностью, как это происходит, например, при соответствующем уровне наполнения вакуумного шлюза 28 при открытии нижней задвижки 30.

Для обоих приведенных прежде вариантов выполнения изобретения требуется соблюдение следующего условия: для того чтобы описанные соединения выполнялись просто, должна иметься конструктивная возможность придвинуть резервуар 1, в частности, достаточно близко к образованному "посторонним экструдером" экструдеру 36. Но если для такой конструкции рядом с "посторонним экструдером" нет достаточного места или есть намерения расположить резервуар 1 (или резервуары) в пространственном отношении раздельно с "посторонним экструдером" 36, в таком случае может найти применение конструкция, приведенная на фиг.3. Эта конструкция принципиально отличается от показанной на фиг.1 тем, что обрабатываемое сырье 12 высыпается из выходного отверстия 58 вакуумного шлюза 28 в другую, образующую сборник камеру 70, из которой сырье посредством транспортирующего устройства 71 транспортируется к нужному, находящемуся сверху "постороннего экструдера" 36 месту, целесообразнее всего, к расположенному сверху "постороннего экструдера" 36 месту с целью осуществления дальнейшей транспортировки сырья 12, используя воздействие гравитации. Транспортирующее устройство 71 может быть, например, в виде установленного в корпусе червяка, пневмотранспортера или всасывающего транспортера. Конструкция транспортирующего устройства 71 может быть выполнена так, чтобы исключался существенный приток воздуха к транспортируемому посредством него сырья 12. В этом случае в транспортирующее устройство 71 можно подавать, например, инертный газ или теплый воздух, если транспортируемое сырье находится в транспортирующем устройстве 71 непродолжительное время. С целью исключения значительного поступления воздуха к обрабатываемому сырью камера 70 соединена через подводную линию 72 к источнику 45 инертного газа, эта же подводная линия 72 может служить и для продувания инертным газом транспортирующего устройства 71, что выполняет показанная на чертеже подводящая линия 73. Целесообразно, если транспортирующее устройство 71 достает в герметичном состоянии до участка дна камеры 70 с тем, чтобы оттуда надежно обеспечивать транспортировку сырья даже при небольшом его уровне в камере 70. Уровень сырья 12 в камере 70 контролируется датчиком 34 уровня, сигналы от которого поступают в устройство 64 регулирования количества оборотов двигателя 21.

Транспортирующее устройство 71 приводится в движение двигателем 74 и приводом 75 и подает сырье через передаточную камеру 76 в патрубок 77, через который сырье высыпается в камеру 32 передаточной линии 31. От этого места конструкция соответствует представленному варианту на фиг.1.

В соответствии с вариантом выполнения изобретения, показанным на фиг.4, вакуумный шлюз 28 непосредственно примыкает через изгиб 65 трубы к корпусу 19 винтового транспортера 20, в частности отсутствует изображенная на фиг.1 загрузочная воронка 24. Для осуществления возможности дозировки при наполнении экструдера 36 кристаллизованное, но все же не пластифицированное в резервуаре 1 синтетическое сырье, подаваемое винтовым транспортером 20 только в сыпучем состоянии, падает из выходного отверстия 58 вакуумного шлюза 28 в замкнутую камеру 32 передаточной линии 31, где его уровень контролируется устройством 33 регулирования уровня при помощи датчиков 34 уровня. Информация, поступающая от контролирующих в камере 32 минимальный, в частности, максимальный уровень датчиков 34 передается в устройство 64 регулирования числа оборотов двигателя 21 с целью подачи винтовым транспортером 20 определенного объема сырья в зависимости от его уровня в камере 32. Другой датчик 86 предусмотрен в изгибе 65 трубы, а информация от него также поступает через проводную линию 87 в устройство 64 регулирования числа оборотов двигателя 21. Это позволяет исключить переполнение сырьем изгиб 65 трубы.

Выпускное отверстие воронкообразной камеры 32 сообщается по текучей среде с втягивающим отверстием 47 устройства 46 дозирования, образованным установленным в корпусе 48 вращающимся винтовым транспортером 49, приводимым в движение двигателем 50. Этот двигатель питается от устройства 51 управления, регулирующего количество оборотов винтового транспортера 49 и, следовательно, дозирование, которое может осуществляться в зависимости от веса или объема. Корпус 48 винтового транспортера 49 в конце траспортерного витка винта 49 имеет внизу выпускное отверстие 52, через которое сохраняющее свое сыпучее состояние синтетическое сырье падает через патрубок 53 во втягивающее отверстие 35 "постороннего экструдера" 36. Устройство 46 дозирования позволяет осуществлять очень равномерное наполнение экструдера 36, это, в частности, имеет особенное значение, если втягивающие витки резьбы червяка экструдера 36 нельзя заполнять полностью, что, в частности, имеет место в двух- или многочервячных экструдерах.

Для предотвращения повреждения полимерного сырья от воздействия воздуха на пути движения между вакуумным шлюзом 28 и втягивающим отверстием 35 экструдера 36 герметичные камеры 32 и также герметичные патрубки 53 соединены по трубопроводам 44 с источником 45 газа. В данном случае может использоваться теплый инертный газ, а, во всяком случае, для этого также вполне достаточно обдувать сырье теплым сухим воздухом, поскольку из-за непродолжительного нахождения на этом участке сырья можно принимать в расчет лишь его незначительное повреждение.

Вариант выполнения изобретения, представленный на фиг.5, отличается от изображенного на фиг.4 тем, что здесь также, как и в варианте согласно фиг.3, предусмотрено транспортирующее устройство 71, установленное в передаточной линии 31, перекрывающей расстояние между резервуаром 1, присоединенным к нему вакуумным шлюзом 28 и подключенным к "постороннему экструдеру" 36 устройством 46 дозирования. Конструкция и приводной механизм этого транспортирующего устройства 71 могут соответствовать описанным в этой связи со ссылкой на фиг.3. При помощи информации, поступающей от датчиков 34 уровня, можно не только управлять двигателем 21 через проводные линии 88, но и двигателем 74 транспортирующего устройства 71.

Другим существенным различием между вариантами выполнения изобретения, представленными на фиг.1, 2 и 3, с одной стороны, и на фиг.4 и 5, с другой, является то, что в первом случае при помощи загрузочной воронки 24 и вакуумного шлюза 28 осуществляется предварительное дозирование в передаточном устройстве 31 и эти элементы являются вакуум-плотными. Напротив, варианты выполнения изобретения согласно фиг.4 и 5, имеющие образованное, по существу, камерой 32 и винтовым транспортером 49 устройство дозирования, не обязательно должны быть вакуум-плотными, но все же для сбережения обрабатываемого сырья целесообразно продувать, по меньшей мере, камеру 32 сухим воздухом или инертным газом.

Вариант выполнения изобретения согласно фиг.6 предусматривает заполнение резервуара 1 транспортирующим устройством 55 через вакуумный шлюз 2 и загрузочную воронку 54, для этой цели может служить ленточный или винтовой транспортер. Представленный на фиг.1-5 вакуумный шлюз 28 здесь отсутствует, поэтому вся установка от резервуара 1 до внутренней части коробки 37 находится под разрежением, что предполагает выполнение втягивающего участка "постороннего экструдера" 36 вакуум-плотным или приведение его в такое состояние при монтаже. Только в этом случае, преимущественно, требуется выполнить вакуум-плотным окончание 56 со стороны двигателя коробки 37 "постороннего экструдера" 36, необходимые для этого меры известны и нет необходимости подробно останавливаться на них.

В этом варианте выполнения изобретения винтовой транспортер 20 подает сырье таким же, как и описанным на фиг.1, способом в загрузочную воронку 24 передаточной линии 31, оборудованной устройством 33 регулирования уровня, датчики 34 уровня которого контролируют уровень в загрузочной воронке 24. Дозирование осуществляется здесь посредством передачи полученной от датчиков 34 информации по проводным линиям 57 в регулирующее устройство 21, регулирующее частоту вращения приводного двигателя 22 винтового транспортера 20. Окончание 56 со стороны двигателя коробки 48 винтового транспортера 49 должно быть выполнено вакуум-плотным. Винтовой транспортер 49 транспортирует сохраняющее сыпучее состояние полимерное сырье, предпочтительно, регулируемое по объему или весу, в патрубок 53, откуда оно падает вниз в загрузочное отверстие 35 корпуса 37 экструдера 36. Целесообразно также контролировать максимальный уровень при помощи датчика 59 и в патрубке 53, чтобы не допускать его переполнение. Информация от этого датчика 59 может влиять, например, на функционирование регулирующего устройства 51 по проводной линии 66.

Хотя созданное в резервуаре 1 вакуумным насосом 6 разрежение и распространяется через корпус 19 винтового транспортера 20 в передаточную воронку 24, а оттуда через корпус 48 винтового транспортера 49 до экструдера 36, - все же более благоприятно также создать разрежение в передаточной воронке 24 и патрубке 53, используя трубопроводы 5. В данном случае для этой цели могут быть предусмотрены отдельные источники 6 создания разрежения, но все же следует для экономии средств использовать один общий источник 6 создания разрежения.

Точно также и в варианте выполнения изобретения, показанном на фиг.6, может найти применение транспортирующее устройство 71, представленное на фиг.3 и 5, для установки резервуара 1 отдельно от "постороннего экструдера" 36. Это транспортирующее устройство следовало бы установить на фиг.6 целесообразнее всего между загрузочной воронкой 24 и дозирующим устройством 46. Конструкция транспортирующего устройства может соответствовать описанной прежде, однако в вакуум-плотном выполнении.

В вариантах выполнения изобретения согласно фиг.7 и 8 выходное отверстие охватывающей передаточную камеру 78 загрузочной воронки 24 передаточной линии 31 непосредственно плотно соединено с загрузочным отверстием 35 "постороннего экструдера" 36 посредством муфты 69. В данном случае отсутствует прежде описанный вакуумный шлюз 28. Согласно фиг.7 загрузочная воронка 24 заполняется транспортирующим устройством 79, выполненным в этом варианте в виде бескомпрессионного винтового транспортера 20, таким же, как и на фиг.1, способом соединенного с резервуаром 1. Уровень заполнения падающего из выносного окончания 23 винтового транспортера 20 в передаточную камеру 78 контролируется в ней устройством 33 регулирования уровня заполнения, имеющего, по меньшей мере, один датчик 34 уровня. Полученная от него информация об уровне обрабатывается регулирующим устройством 80, соединенным по проводной линии 81 с двигателем 21 винтового транспортера 20. Таким образом, устройство 33 регулирования уровня так управляет частотой вращения винтового транспортера 20, чтобы в передаточной камере 78 постоянно поддерживался заданный желаемый уровень сырья 68.

В соответствии с фиг.8 образованная загрузочной воронкой 24 передаточная камера 78 непосредственно подсоединена к выпускному отверстию 18 резервуара 1, в частности отсутствует транспортирующее устройство 79. Вместо него между резервуаром 1 и передаточной камерой 78 установлено дозирующее устройство 46, выполненное в данном случае в виде вентиля 82, например, в виде вентиля-задвижки. Задвижка приводится в движение при помощи пневматического или гидравлического приводного механизма 83, получающего команды от регулирующего устройства 80 и устройства 33 регулирования уровня заполнения. Это позволяет постоянно поддерживать желаемый уровень сырья 68 в загрузочной воронке 24. Заполнение передаточной камеры 78 производится в данном варианте посредством забрасывания приведенного во вращение инструментальными средствами 7 в резервуаре 1 сырья в выпускное отверстие 18 резервуара 1 под действием центробежного ускорения или также выполненными в виде лопаточек инструментальными средствами 7. Показанная в полуоткрытом состоянии задвижка вентиля 82 может быть при этом выставлена так, чтобы подача сыпучего сырья из резервуара 1 в передаточную камеру 78 происходила непрерывно, в частности, в последовательном порядке. Но вместо этого может производиться порционное заполнение передаточной камеры 78, если задвижка вентиля 82 периодически открывается из закрытого положения.

Поскольку обрабатываемое сырье находится в передаточной камере 78 в течение относительно небольшого промежутка времени, в данном случае не обязательно требуется создание дополнительного разрежения или продувание инертным газом передаточной камеры 78, в частности, в этом нет необходимости, если охватывающая передаточную камеру 78 загрузочная воронка 24 выполнена герметично, а, по меньшей мере, втягивающий участок "постороннего экструдера" 36, по существу, вакуум-плотный. Если это не сделано, тогда могут найти применение описанные прежде меры. В частности, на фиг.7 показано, что загрузочная воронка 27 по трубопроводу 85 соединена с вакуумным насосом 6.

На фиг.7 и 8, для упрощения, изображена только одна единственная несущая шайба 8 с инструментальными средствами 7. Однако, предпочтительно, выполнить также и варианты, показанные на фиг.7 и 8, с несколькими несущими шайбами 8, в частности, с другого рода приспособлениями для крепления.

На фиг.7 и 8 окончание винтового транспортера 8 со стороны двигателя "постороннего экструдера" 36 имеет тугую резьбу 84, направление подачи которой такое же, как и у винтового транспортера 38, однако у тугой резьбы 84 меньше шаг и глубина, чем у червяка винтового транспортера 38. Разумеется, что такая тугая резьба может найти применение и в других вариантах выполнения изобретения.

В варианте выполнения изобретения в соответствии с фиг.9 вентиль 82, оборудованный задвижкой, регулирует выпуск сырья 12 из резервуара 1 таким же, как и описанным на фиг.8, способом. Выбрасываемое из резервуара 1 инструментальными средствами 7 сырье задерживается в загрузочной воронке 24, его уровень в загрузочной воронке 24 контролируется датчиком 34 уровня, управляющим вентилем 82 - задвижкой таким же, как и описанным на фиг.8, способом. К выпуску загрузочной воронки 24 присоединен вакуумный шлюз 28, его обе задвижки приводятся в действие посредством цилиндров 29, соединенных с устройством 89 управления, в которое загружается информация, поступающая от двух датчиков 90, контролирующих уровень в расположенной за вакуумным шлюзом 28 другой загрузочной воронке 91, соединенной посредством муфты 69 с загрузочным отверстием 35 экструдера 36. В этом варианте выполнения изобретения загрузочная воронка 91 не обязательно должна быть вакуум-плотной, что на чертеже показано обозначенной штриховой линией его стенки.

Поскольку сырье находится в загрузочной воронке 91 непродолжительное время, можно не обращать внимание на незначительное вследствие этого его повреждение.

Вариант выполнения изобретения, представленный на фиг.10, такой же, как показан на фиг.6, только на фиг.10 вместо винтового транспортера 20 выступает регулирующий выпуск сырья из резервуара 1 вентиль 82. Оба контролирующие в загрузочной воронке 24 датчика 34 передают информацию 4 в устройство 92 управления, предназначенное для приведения в действие механизма 83 вентиля 82 таким же, как это показано на фиг.9, способом.

Особенно простой в конструктивном плане вариант выполнения изобретения согласно фиг.11. В нем передаточная линия 31 образована лишь одним каналом 93, ограниченным трубой 94, непосредственно и герметично соединяющей выпускное отверстие 18 резервуара 1 с загрузочным отверстием 35 экструдера 36. Выпуск обрабатываемого в резервуаре 1 сырья осуществляется в данном случае под действием создаваемой инструментальными средствами 7 центробежной силы, надежно обеспечивающей сыпучесть поступающего сырья в загнутую к экструдеру 36 трубу 94, вплоть до загрузочного отверстия 35 экструдера 36. В этом варианте выполнения изобретения экструдер 36 на участке втягивания сырья и передаточная линия 31 должны быть герметически закрыты, в противном случае будет нарушено разрежение в резервуаре 1.

Во всех вариантах выполнения изобретения плавление, в частности, пластификация перерабатываемого полимерного сырья, в частности, полиэтилентерефталата, происходит только в экструдере 36. Он может быть в одночервячном или многочервячном исполнении, с удалением или без удаления газов.

Именно тогда, когда экструдер 36 является многочервячным устройством, используются варианты с дозировочным устройством 46. Они имеют технологические преимущества. В частности, двухчервячные экструдеры хорошо пластифицируют сырье только при их частичном (придонном) заполнении, а регулирование пропускной способности, в смысле одинаковой пропускной способности, возможно только посредством осуществляющим заполнение дозирующего устройства. Поскольку при частичном заполнении витков резьбы червяка пластифицированное горячее полимерное сырье подвергается существенному агрессивному воздействию на него кислорода, для таких случаев предпочтительно создавать разрежение, в частности, осуществлять продувание дозирующего устройства 46 инертным газом, а "постороннего экструдера" 36 сухим воздухом.

Изобретение относится к устройству для наполнения экструдера предварительно обработанным термопластичным полимерным сырьем. Устройство содержит один резервуар, из которого выкачен воздух, с имеющимися в нем для предварительной обработки материала подвижными вращающимися средствами. Предварительная обработка включает в себя сушку и кристаллизацию сырья. Каждый резервуар имеет выпускное отверстие для находящегося в частично кристаллизованном состоянии сырья. Резервуар непрерывно сообщается по потоку сырья с загрузочным отверстием экструдера. Предусмотрена передаточная линия, содержащая подготовленное и находящееся в сыпучем состоянии в резервуарах сырье. Линия непрерывно сообщается по потоку сырья с выпускным отверстием резервуаров и герметично соединена с выпускным отверстием. Передаточная линия на своем выходе имеет непосредственно и герметично подсоединяемую к загрузочному отверстию экструдера муфту. В передаточной линии установлены дозирующее устройство для заполнения этого экструдера и устройство регулирования уровня заполнения. Объем подаваемого этим устройством сырья регулируется посредством данных о состоянии уровня заполнения, полученных устройством регулирования уровня заполнения. Изобретение позволяет создать легкое в управлении устройство и снизить затраты на оборудование и энергетическое потребление. 18 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Устройство для наполнения экструдера (36) предварительно обработанным термопластичным полимерным сырьем, в частности полиэтилентерефталатом, с, по меньшей мере, одним резервуаром (1), из которого выкачен воздух, с имеющимися в нем подвижными, в частности вращающимися, инструментальными средствами (7) для предварительной обработки сырья, причем предварительная обработка включает в себя сушку и, при необходимости, кристаллизацию или частичную кристаллизацию сырья и причем каждый резервуар (1) имеет выпускное отверстие (18) для предпочтительно находящегося, по меньшей мере, в частично кристаллизованном состоянии сырья, которое непрерывно сообщается по потоку сырья с загрузочным отверстием (35) экструдера (36), причем предусмотрена передаточная линия (31), содержащая подготовленное, находящееся в сыпучем состоянии в резервуарах (1) сырье, непрерывно сообщающаяся по потоку сырья с выпускным отверстием (18) резервуаров (1) и герметично соединенная с выпускным отверстием (18), причем эта передаточная линия (31) на своем выходе имеет непосредственно и герметично подсоединяемую к загрузочному отверстию (35) экструдера (36) муфту (69) и причем в передаточной линии (31) установлены, по меньшей мере, дозирующее устройство (46) для заполнения этого экструдера (36) и, по меньшей мере, устройство (33) регулирования уровня заполнения, причем дозирующее устройство (46), соответственно объем подаваемого этим устройством (46) сырья регулируется посредством данных о состоянии уровня заполнения, полученных устройством (33) регулирования уровня заполнения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что само устройство не снабжается экструдером и соединяется при помощи муфты (69) с загрузочным отверстием (35) образующего экструдер "постороннего экетрудера" (36).

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что для соединения с загрузочным отверстием (35) "постороннего экструдера" (36), втягивающий участок которого является вакуум-плотным, из передаточной линии (31) выкачивается воздух.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что предпочтительно для соединения с загрузочным отверстием (35) "постороннего экструдера" (36), втягивающий участок которого не является вакуум-плотным, передаточная линия (31) содержит вакуумный шлюз (28), предпочтительно установленный в передаточной линии (31) рядом с загрузочным отверстием (35), соответственно, рядом с муфтой (69).

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что передаточная линия (31) имеет, по меньшей мере, загрузочную воронку (24, 91) или воронкообразный сборник, в который высыпается сырье (12) и выпускное отверстие которого сообщается по текучей среде с имеющим муфту (69) выпуском передаточной линии (31).

6. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что передаточная линия (31) имеет соединенное с выпускным отверстием (18) резервуара (1) выпускное устройство (96).

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что выпускное устройство (96) имеет бескомпрессионный червячный транспортер (20) или лопастной транспортер.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что предусмотрено устройство (64) для регулирования проходящего через выпускное устройство (96) объема или веса сырья.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что между выпускным отверстием (18) резервуара (1) и передаточной линией (31) предусмотрен регулирующий выпуск сырья (12) из резервуара (1) вентиль (82), в частности задвижка.

10. Устройство по. 1, отличающееся тем, что дозировочное устройство (46) имеет, по меньшей мере, транспортирующий механизм, установленный с возможностью подачи в направлении к экструдеру (36) сырья, причем его объем и вес регулируются в зависимости от необходимости заполнения экструдера (36).

11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что передаточная линия (31) имеет, по меньшей мере, транспортирующее устройство (71) для сыпучего сырья, например червячный транспортер, транспортирующее устройство (71) которого занимает, по меньшей мере, большую часть расстояния между резервуаром (1) и экструдером (36).

12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вся передаточная линия (31) замкнута и вакуум-герметична по отношению к окружающему воздуху.

13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что передаточная линия (31) имеет, по меньшей мере, один негерметичный участок, который предпочтительно с находящимся в нем сырьем продувается защитной газообразной средой, например инертным газом, сухим или теплым воздухом.

14. Устройство по п.1, отличающееся тем, что передаточная линия (31) образована каналом (93), непосредственно соединяющим выпускное отверстие (18) резервуара (1) с муфтой (69).

15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что резервуар (1) имеет несколько расположенных друг над другом несущих шайб (8) для рабочего пространства (60), ограниченного вращающимися инструментальными средствами (7).

16. Устройство по п.14 или 15, отличающееся тем, что для каждого резервуара (1) предусмотрен установленный в резервуаре (1) или на нем, по меньшей мере, один датчик (14) для контроля температуры обрабатываемого в резервуаре (1) сырья (12).

17. Устройство по п.1, отличающееся тем, что предусмотрено устройство (64) для регулирования движения инструментальных средств (7), в частности количества оборотов вращающихся инструментальных средств (7).

18. Устройство по п.7, отличающееся тем, что в сердцевине червяка (20) предусмотрен канал (26) для протекания имеющей постоянную температуру среды.

19. Устройство по п.1, отличающееся тем, что имеется только одна единственная ступень (95) резервуаров с предпочтительно только одним единственным резервуаром (1).