專利名稱：塑料材料,最好是聚酯類材料的連續(xù)回收裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種連續(xù)回收塑料，最好是聚酯類的裝置，它包含有容納該材料的第一容室，其內設有可移動的工具，用以粉碎和混合該材料，且處理過的材料可經由一真空密封可關閉的通道輸送至第二容室，第二容室的內部也連接一個抽真空裝置，并且其內也設有可移動的工具，用以處理該材料，其中該料由一螺桿從第二容室送出。
前面所描述的類型的裝置是已知的(奧地利專利AT 396,900B)。在此種裝置中，材料在第一容室內加以粉碎和混合，并由回旋的工具壓入通向第二容室的通道內。第二容室是抽真空的，以保護在受熱狀態(tài)時對于空氣進入相當敏感的材料，并且可縮短干燥時間。在該通道內流向第二容室的預處理過的合成塑料雖然在很大程度上起著密封作用，但也無法完全阻止空氣流從第一容室流至第二容室。雖然可以在該通道內設置一個封閉裝置使第二容室完全處于密封狀態(tài)，但是若如此，此裝置將無法維持連續(xù)性運轉。
本發(fā)明的目的在改進前述提及的類型的裝置，以使其可以連續(xù)運轉，同時能對第二容室保有足夠的真空密封度。因此該被處理的材料能夠得到保護，特別是能夠盡可能地防止分子鏈的劣化。本發(fā)明達到此目標的方式是在通道內設置一根螺桿，此螺桿的螺紋可將該材料自第一容室輸送至第二容室，其中在該螺紋與第二容室之間至少設有一個阻塞元件，該元件位于該通道內，且在被輸送的材料流中。此阻塞元件可在該塑料內造成強化的壓縮區(qū)域，其足以達到真空密封，而不會阻礙該裝置的連續(xù)運轉。
在一個把兩個在已處理的材料流方向上前后排列的室連接在一起的通道內設置一個螺桿本身是已知的(ATE 128.898T)。然而在此種裝置內，第二腔室并未抽真空，而且該裝置無法連續(xù)運轉，因為該螺桿僅會在第一腔室內達到預定的材料條件時才會運行。因此，使用此種已知的裝置，將無法有效地處理對于空氣敏感的材料，特別是聚酯類材料。
在本發(fā)明的范圍內，如果該螺桿是一種聚結的螺桿，則可以得到特別的好處，因為以此種方式，可以得到良好品質的高度敏感的結塊的塑料，特別是聚酯類。和將材料進行塑化的裝置相比較，使用此種燒結裝置需要輸入至少是以預先粉碎過的形態(tài)送入至聚結的螺桿罩殼吸入孔口內的應處理塑料的能量是僅使塑料材料的顆粒易于塊結，而未塑化。因此，可以說塑料的顆粒互相粘結在一起，或者說塑料被塊結在一起，因此此材料將會以最可能的松散形態(tài)送入第二容室內。
如同已知的，在聚結的螺桿中，其有效螺桿長度與螺桿的標稱直徑的比值小于16。在本發(fā)明的范圍內，此比值特別有利的數值在4.5和12之間。就燒結螺桿的“有效長度”而言，可以理解為該段距離是指位于該螺桿出口側末端與位在此末端旁材料供給至螺桿罩殼內的吸入孔口的區(qū)域之間的距離。此外，在聚結螺桿中，輸送區(qū)域(即位在材料出口附近的區(qū)域)的螺紋切割得比塑化螺桿的深。在后者內，螺紋的深度與螺桿外徑的比值通常約為0.05至0.08，而在聚結螺桿中，此比值一般大約在0.1至0.12之間。
按照本發(fā)明的精神，可以用不同的方法制做結構簡單的阻塞元件根據本發(fā)明的一優(yōu)選實施例，該阻塞元件是由螺紋構成，而其螺旋的方向是與該螺桿的螺紋相反。因此這一反向螺紋具有運送的作用，但與螺桿的運送作用反向，而能為后者所抵消。以此種方式，該被處理過的材料會阻塞在此反向螺桿的區(qū)域內。上述作用可以下述一種簡單的結構方式實現一沿通道的軸向方向測量一該螺桿比反向螺紋為長，且/或該螺桿的螺紋切割得比反向螺紋的深。此阻塞元件在本發(fā)明范圍內的另一種特別有利的結構是，該阻塞元件是由一個具有肋部的構件構成，該肋部橫跨，特別是垂直于該材料的流動方向設置。這種構件可以類似的方式阻塞由該螺桿所輸送的材料，特別是如果設置有二道或多道肋部時。為能得到有利的流動狀況，在材料流動方向上至少設置前后兩道有修園剖面的肋部較為適宜。
已提到的反向螺紋可由各自的驅動裝置轉動，以便得到所需的輸送方向(與該螺桿的輸送方向相反)。但是，在本發(fā)明的范圍內，只要反向作用的反向螺桿的螺紋僅作相對應的調整，該阻塞元件可以連接至該螺桿上，以便與之共同轉動，這樣可以省掉各自的驅動裝置。具有肋部的阻塞元件可以固定地設置在該通道內，但是最好該阻塞元件也是可以轉動的，特別是通過與該螺桿的旋轉式連接，因為以此方式，將不需要將該阻塞元件抵靠在通道壁部上。
此阻塞元件最好在其出口側末端上呈錐狀，以便收集沿其周邊或沿著螺紋流動的材料。如果該通道和第二容室的側壁呈偏心連接，如果需要，可以是切線方式連接，則本發(fā)明范圍內的特別適合的實施形式是，阻塞元件的錐狀輪廓和通道連接之區(qū)域內的第二容室的側壁的輪廓基本相同。這可確保材料被回旋工具加以回旋轉動的第二容室的內壁上的狀況能盡可能平順。如此所形成的混合旋渦不會被此種結構所破壞。
出于組裝和維修考慮，將阻塞元件設置在一個其本身構成該通道一部分的罩殼構件內，而該罩殼構件可拆卸，但卻密封的構形較為合適。為了承受發(fā)生在該通道區(qū)域內的高壓力，此壓力會達到300巴或更高，而不會造成損耗，采用此種緊密封連接是必要的。如果阻塞元件是由設有肋部的構件構成，則其適合將此聚結螺桿的螺紋切割成自徑向方向測量時比位于該阻塞元件的肋部周邊與該通道內壁之間的間隙的最小尺寸要大?？梢钥闯觯俗枞⒉灰欢ㄒ鄬τ谠撏ǖ赖妮S線呈徑向對稱，而是也可以呈齒輪形狀，而材料主要是經由齒間隙穿過此阻塞元件的。
如已經提過的，某些要加以回收的材料，特別是聚酯類，在受熱時對于濕氣是很敏感的。為能避免此種材料在該第一容室內處理受到損害，在本發(fā)明的范圍內，第一容室也可真空密封關閉，并且可連接到真空裝置上。此容室的進料口的密封式關閉可通過一個主要是連續(xù)工作的閘門，例如多孔式輪閘門實現的，以使得該容室得以連續(xù)進料。
通常那些將材料從第二容室送出的螺桿的罩殼上的吸入孔口至少大致設置在此容室內回旋工具的高度處，以便能最佳地利用由這些工具作用到該材料上的離心力，以及由這些工具施加到材料上的壓抹式壓入作用。但是在此實施例中，在本發(fā)明的范圍內，該通道在第二容室內的入口的設置比此容室的底部區(qū)域內繞著至少一個垂直軸線作回旋運動的工具的運行軌道要高為宜。這可避免尚未完全在第一容室預處理完的材料顆粒在進入第二容室時，立即被回旋工具推入輸出螺桿的罩殼內，而使得該顆粒留在第二容納室內時間不夠長。但是由于要充分干燥潮濕的顆?；蚝兴畾獾念w粒，希望這些材料顆粒能夠在第二容室內留存一定的時間。此種將吸入孔口設置在第二容室內較高位置的作用在于進入第二容室內的材料會隨著由該工具在該容室內回旋所造成的材料流而移動。此材料流的作用會使該顆粒沿著容室的側壁上升，因此進入此容室的顆粒會先被帶動向上移動，而僅有在其之后-經過一段駐留時間后-才能到達輸送螺桿的吸入孔口區(qū)域處。這可滿足在高溫及真空下將盡可能松散的顆粒在第二容室內盡可能保持長的時間的愿望。在本發(fā)明的精神內，如果除了在第二容室的底部區(qū)域內回旋的工具以外，還有另外的工具，特別是撞擊元件，最好是同軸設置，且它們的軌道比容室底部區(qū)域內的工具的軌道要高，則對進入第二容室的部分已塊結的顆粒的粉碎作用是特別有利的。這些另外的工具的軌道設在第二容室通道的入口的同高處。
本發(fā)明的其它特點及優(yōu)點可以從顯示在圖中的本發(fā)明主題的具體

圖1表示沿圖2中線I-I所取的本發(fā)明裝置的垂直剖面圖。
圖2則表示沿圖1中線II-II所取的剖面圖。
圖3顯示出形式為反向螺紋的堵塞元件的放大水平剖面。
圖4則是以類似的方式顯示出其變化設計。
在圖1、2和3中所示的實施例中，要加以處理的材料，例如聚酯類材料，但是在有些情形中也可能是聚酰胺和其它對于水氣敏感的塑料，或是對于氧氣敏感的材料，經由一進料漏斗1送入第一容室2內，該容室旋轉對稱于一條垂直的軸線，且具有平坦的水平底部3和垂直的側壁4。為能在真空的情形下在容室2內處理該材料，吸入孔口5可以由一封閉閘門55進行真空密封關閉。抽真空裝置6將容室2抽真空，真空裝置上的真空泵經由管線7連接至容室2上。安裝在碟盤8上的工具9可在該容室的底部區(qū)域內繞著該容室的垂直軸線回旋，該軸由馬達11經由軸10驅動而旋轉。軸10與容室2的底部3相交，且由密封件12進行真空密封。在容室2的側壁4上設有一開孔13，經由此孔可將在容室2內處理過的材料送至螺桿15的罩殼14內。在此，回旋工具9對在容室2內的材料所施加的離心力得到充分的利用，此外，工具9也會以一種壓抹(Spatula)般的方式將材料壓入開孔13內。螺桿15設計成一種聚結螺桿是合適的，但不是必須的，亦即說輸送區(qū)域，也就是在罩殼14的入口區(qū)域，螺桿螺距52的深度大于一般的塑化螺桿，并且聚結螺桿的有效長度與其標稱直徑間之比小于16，最好此比值在4.5與12之間。在所示的實施例中，此比值約為6.6。如圖2所示，螺桿15的核心直徑在沿著輸送方向上連續(xù)地增加，至少在其軸向長度中的一部分是這樣的，因此螺紋52的深度在該方向上會逐漸減少，以便增加施加在由此螺桿沿著輸送方向運送的材料上的壓力。此螺桿是由馬達16經由齒輪裝置17驅動，繞其軸線作旋轉運動。螺桿的罩殼14構成一個通道18，經此通道該材料被螺桿15從第一容室2運送至第二容室19。通道18的入口20設置在容室19的垂直側壁21上，構成了已預處理過的材料的進入開孔，該入口20要比設置在第二容室19內繞著垂直軸線回旋的工具22的軌道要高。這些工具是以類似于第一容室2內的方式安裝在碟盤23上，該盤是經由與容室19之底部24相交的軸25由馬達26驅動作旋轉運動的。密封件27以真空密封的方式在軸25和底部24之間進行被密封。也能在真空下在容室19內處理該材料，此容室19也可被抽真空，為此設置了抽真空裝置28，其真空泵是通過管線29連接到容室19。
將已處理過的材料從第二容室19內排出是由以切線方式連接在此容室上的螺桿30完成的。而該材料則是被工具22施加到材料上的離心力經由孔口32從容室19壓擠進入螺桿的罩殼31內的。如同在容室2內的情形一樣，在此其壓入動作也可由工具22的壓抹動作而增強，為此，在工具9、22上均各設置作動邊緣33(圖2)，該邊緣在徑向方向上與回旋的方向(箭頭34)相反的方向有角度偏差。螺桿30是由馬達36經由齒輪裝置35驅動的。其罩殼31在其外側上適當地設有電阻加熱裝置37，以便能將被螺桿30運送的材料保持在所需的溫度上。螺桿30的輸送方向由箭頭38標示。
在螺桿15靠近入口20的末端處，在通道18內設有一個阻塞元件39，它可阻塞由螺桿15送來的材料，這樣，可在沿該阻塞元件39的軸向長度上提高對該材料的壓力。該軸向長度和螺桿15的軸向長度相比要小，在所示的范例中，它相當于后者的八分之一。此一作用在該材料上的增大壓力會使該通道18能可靠地真空密封，因此，當第一容室2內部的真空無論因為何原因而被取消時，第二容室19內的真空仍保持不變。在處理受熱時對于水氣和氧氣相當敏的塑料，例如聚酯類或是聚酰胺，例如為了形成聚結物時，要保持容室19內部的最佳工作狀況是重要的。
在圖1至3中所示的實施例中，阻塞元件39是由設置在構成螺桿15之構件的出口末端處的螺紋40構成，因此，此螺紋與螺桿15是一整體，但是其螺紋的方向與螺桿15的螺紋方向相反。因此當螺桿15旋轉時，螺紋40將材料朝著罩殼14的開孔13輸送，也就是朝著與螺桿15的輸送方向相反的方向。然而，由于螺桿15的軸向長度比阻塞元件39的軸向長度要長許多，從而使得螺紋40的輸送作用被螺桿15的輸送作用所抵消，但是前者的輸送作用增加了對位于阻塞元件39區(qū)域內的材料上的壓力。如此被進一步壓縮的材料沿著螺紋40朝通道18的入口20推壓，或者當這些螺紋的外徑，如圖3所示，比螺桿15的螺紋52小時，該材料會被推擠越過螺紋40，也就是說該螺紋40被“跨過”。另一種方式是，如果這二個螺紋也具有相同的外徑，則罩殼14的內徑在阻塞元件39的區(qū)域內的部分可相對應地增大，但是從制造角度考慮，前一種方式是較佳的。
可以將阻塞元件39制成與螺桿15分開的構件，而由阻塞元件自身的驅動裝置來轉動，例如以一根與螺桿15之核心相交的軸向桿來驅動，而該螺桿的核心則形成為一根中空的軸。但是如果阻塞元件39與螺桿15形成為一體，或者是一個與螺桿15分開，但是卻與它連接成共同轉動的構件，則制作所需功夫就少很多。后一種形式的優(yōu)點在于作為阻塞元件39的一個承受極大應力的構件可以各個更換，特別是在維修或零件更替時。為能簡化這類工作，罩殼14中圍繞阻塞元件39的部分也可以由單個構件41(圖3)構成，它與罩殼14的其余部分可以拆卸，但又是密封連接。由于力求氣密式封合，同時也因為通道18內所產生的高壓力(高達300巴或更高)能被承受而不會在連接處發(fā)生泄漏，因此密封式連接是必要的。
如圖3中所示，阻塞元件39中與通道18之入口20相鄰接的前方末端是呈錐體狀的。此錐體部51的功用在于，一方面可以在其周邊區(qū)域收聚通過阻塞元件39的材料，另一方面則是其外形可與容室19之側壁21的形狀相匹配。它所形成的優(yōu)點在于燒結的顆粒可以保持相當的小，而塑料被工具驅動繞容室軸線轉動的回轉運動在入口20區(qū)域處會受到盡可能少的阻擾。
圖4顯示出一種構形。在此，阻塞元件39是由一個連接至螺桿15的前端的構件42構成，此構件具有兩個肋部43，沿著被輸送的材料的流動方向設置，它具有圓滑的外形，這些肋部的最大直徑比罩殼14或是其與它相連的部件41的內徑稍小些。此阻塞元件39可阻塞流過其外側周邊的塑料，因此而壓縮該材料，從而得到真空密封的效果。阻塞元件39的錐體部51具有圖3中所說明的一樣功效。
另一種構形是將至少一個橫跨螺桿15的軸向方向設置的阻塞碟作為阻塞元件39使用。
如圖1中所示，該通道的開口20位于容室19內的工具22的軌道的上方的一段距離。因此可以避免從通道18之入口20出來的材料顆粒被回旋工具22直接送入排放螺桿30的罩殼31的吸入孔口32內，而使該顆粒無法在容室19內待夠長的時間來做充分的干燥。而是自入口20排放出來的顆粒會被材料流帶動沿著容室19的側壁21上升，并且被送到該容室的內部(見圖1中的箭頭44)。因此在容室19內得到了所希望的顆粒旋渦。如果在工具22的上方的一段距離內加設另外的回旋工具45，其型式最好是撞擊式元件，最好是位在通道18的入口20的高度處，這另外的工具是由軸25向上延伸的延伸部經由一承載星盤46加以驅動，則這一效果可進一步增強。
同樣的，螺桿15的罩殼14或者容納該阻塞元件39的罩殼部件41上可以設有加熱裝置48，其型式最好是電阻加熱。但是最好是能夠將螺桿15與設置在其前端而作為阻塞元件39的構件加以冷卻，因為這些元件要承受高應力，因此會受到熱的作用。為此，螺桿15的芯部，以及如果有需要的話構件42等均具有一個中心孔49(圖3)，可供冷卻管線47伸入其內。其冷卻可由熱傳油、冷卻水或空氣進行。通過對這些冷卻及或加熱裝置48、37進行恒溫控制可以將螺桿15、30、阻塞元件39以及由這些元件所輸送的材料所需的溫度保持為固定。
設在第二容室19出口處的螺桿30可以是一種擠壓螺桿，但是如果需要，它也可以僅是一根輸送螺桿，用來將該材料輸送至另一個處理站或是輸送至一個要使用該材料的地方。在此螺桿30的罩殼31內可以適當地設置除氣裝置(未顯示)。
特別有利的是將螺桿30的罩殼31與第二容室19以相切方式連接，因為按照此種方式，馬達36和其上設置有材料出口的構件50(圖2)可以設置在罩殼31的相對末端處。這可以避免將排放孔設置在罩殼31的側邊，因為這樣需要將材料進行導向，從而造成功率損耗。但是，假若需要，該罩殼31當然也可以和容室19徑向，或者偏心連接，同樣也可以如同圖2中所示不是以切線方式將螺桿15的罩殼14連接到第一容室2上，而是以徑向或是偏心方式與容室2連接。
權利要求
1.一種用以連續(xù)回收合成塑料，最好是聚酯類的裝置，該裝置包含有用以容納材料的第一容室，在該容室內設有可運動的工具，用以粉碎和/或混合該材料，并且已處理過的材料可從該室經過一真空密封的通道輸送至一個第二容室，該第二容室的內室和一個抽真空裝置連接，并且在該室也有可運動的工具，用以處理材料，其中該材料由一螺桿從第二容室送出，其特征在于，在通道(18)內支承著一個螺桿(15)，該螺桿的螺紋(52)將材料從第一容室(2)運送至第二容室(19)，其中在螺紋(52)與第二容室(19)之間，并且在該通道(18)內至少有一個設置在被輸送的材料流內的阻塞元件(39)。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于螺桿(15)是一種聚結螺桿。
3.根據權利要求1或者2所述的裝置，其特征在于阻塞元件(39)由螺紋(40)構成，其螺旋方向與螺桿(15)的螺紋(52)的方向相反。
4.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于沿通道(18)的軸向方向測量時，該螺桿(15)比反向螺紋(40)要長，且/或該螺桿(15)的螺紋(52)切割得比反向的螺紋(40)要深，且/或阻塞元件(39)的螺紋(40)具有比螺桿(15)的螺紋(52)要小的外徑。
5.根據權利要求1或2所述的裝置，其特征在于阻塞元件(39)至少由一個肋部(43)構成，該肋部以橫跨方向，最好以垂直于材料流的方向設置。
6.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于至少有一個肋部(43)具有修圓的剖面。
7.根據權利要求1到6所述的任一項所述的裝置，其特征在于阻塞元件(39)設置在一個分開的構件(42)上，該構件與螺桿(15)為共同旋轉連接。
8.根據權利要求1到7任一項所述的裝置，其特征在于阻塞元件(39)具有一個錐體部(51)，它設在其前端靠近第二容室(19)處。
9.根據權利要求1到8任一項所述的裝置，其特征在于通道(18)是偏心地，如果需要可切向地連接在第二容室(19)的側壁(21)上。
10.根據權利要求8和9所述的裝置，其特征在于阻塞元件(39)錐體部(51)的輪廓在通道(18)的區(qū)域內大致與第二容室(19)的側壁(21)的輪廓相同。
11.根據權利要求1到10中任一項所述的裝置，其特征在于阻塞元件(39)設置在一個構成該通道(18)本身一部分的罩殼構件(41)內，該罩殼構件與螺桿(15)的罩殼(14)是可拆卸地但是卻是密封地連接的。
12.根據權利要求1到11中任一項所述的裝置，其特征在于，沿徑向方向測量，螺桿(15)的螺紋(52)的深度大于阻塞元件(39)的肋部(43)周邊與通道(18)的側壁之間的間隙的最小尺寸。
13.根據權利要求1到12的任一項所述的裝置，其特征在于第一容室(2)也是可密封關閉的，并且與一抽真空裝置(6)連接。
14.根據權利要求1到13中任一項所述的裝置，其特征在于用以將材料從第二容室(19)內送出的螺桿(30)的罩殼上的吸入孔口(32)至少大致上設置在位在該容室(19)內回旋工具(22)的高度處。
15.根據權利要求1到14中任一項所述的裝置，其特征在于通道(18)在第二容室(19)內的入口(20)比容室(19)的底部區(qū)域內繞至少一個垂直軸線旋轉的工具(22)的軌道要高。
16.根據權利要求15所述的裝置，其特征在于，除了在第二容室(19)的底部區(qū)域內的旋轉工具(22)以外，還設有另外的工具，最好是同軸配置的工具(45)，特別是撞擊元件，其軌道比設置在容室(19)的底部區(qū)域內的工具(22)的軌道要高。
17.根據權利要求16所述的裝置，其特征在于這些另外的工具(45)的軌道位于通道(18)在第二容室(19)內的入口(20)的高度上。
18.根據權利要求1到17中任一項所述的裝置，其特征在于在螺桿(15)和/或阻塞元件(39)內設有至少一條冷卻管(47)。
19.根據權利要求1到18中任一項所述的裝置，其特征在于至少有一個加熱裝置(37、48)，特別是電阻加熱裝置設置在螺桿(15)的罩殼(14、41)和/或阻塞元件(39)內或其上。
20.根據權利要求1到19中任一項所述的裝置，其特征在于將材料從第二容室(19)送出的螺桿(30)的罩殼(31)是切向和容室(19)連接的。
全文摘要
一種連續(xù)回收塑料,最好是聚酯類的裝置,它有容納材料的第一容室(2),在該室設有轉動的工具(9),其作用為粉碎及/或混合材料。預處理過的材料從此容室(2)經過一真空密封可關閉的通道(18)輸送至第二容室(19),該室內部可抽真空。此外,在此第二容室(19)內同樣設有運動的工具(22),用以處理材料。此材料通過一螺桿(30)從第二容室(19)送出。另一螺桿(15)支承在通道(18)內,并且此螺桿的螺紋可將材料從第一容室(2)運送到第二容室(19)。在這另一螺桿(15)的螺紋(52)與第二容室(19)之間,在通道(18)內,至少設有一個處于被輸送的材料流內的阻塞元件(39)。這樣,在該裝置連續(xù)工作時第二容室(19)的完全真空密封成為可能。
文檔編號B29B17/04GK1349450SQ00806573
公開日2002年5月15日 申請日期2000年4月6日 優(yōu)先權日1999年4月23日
發(fā)明者赫爾穆特·貝徹, 赫爾穆思·舒爾茨, 喬·溫德林 申請人:赫爾穆特·貝徹, 赫爾穆思·舒爾茨, 喬·溫德林