BR0210352B1 - dispositivo de enchimento de um parafuso sem-fim alojado numa caixa e processo de operação de um dispositivo deste tipo. - Google Patents

Description

DISPOSITIVO DE ENCHIMENTO DE UM PARAFUSO SEM-FIM ALOJADONUMA CAIXA E PROCESSO DE OPERAÇÃO DE UM DISPOSITIVO DESTETIPO

A presente invenção diz respeito a um dispositivo deenchimento de um parafuso sem-fim alojado numa caixa, e, demodo particular, numa caixa de uma extrusora, para apreparação de material plástico pré-fragmentado, sendo quea abertura de enchimento da caixa do parafuso sem-fim estáligada com a abertura de saída inferior de um recipientevertical estanque ao vácuo para o material a ser preparado,de modo a permitir o fluxo do material, e sendo que, norecipiente, estão instaladas ferramentas rotativas que umacionamento faz deslocar em torno de um eixo, e, de modoparticular, de um eixo vertical, ferramentas rotativasessas que agem sobre o material que está contido norecipiente, nele introduzido pela parte de cima através deum canal de escoamento. Mas a presente invenção dizrespeito também a um processo de operação de um dispositivodeste tipo.

Os depositantes da presente já estão familiarizadoscom um dispositivo do tipo do que é descrito no início dapresente em resultado da sua experiência com tremonhas avácuo para máquinas de moldagem por injeção ou de extrusão.Mas este tipo de construção não pode ser objetivamenteutilizada para todos os tipos de plástico, não podendo, demodo especial, ser utilizada para os tipos de plástico quetornam necessário um tempo de permanência mais longo norecipiente, como é o caso do PET (polietilenotereftalato) ,e, nomeadamente, de bases de moagem constituídas porgarrafas, por pré-formas de garrafas, por películas ou pordiscos. Regra geral, este material não é previamentecristalizado e necessita de uma determinada temperatura ede uma distribuição homogênea antes de poder serintroduzido na caixa do parafuso sem-fim paraplastificação.

A presente invenção tem por objetivo melhorar umdispositivo do tipo do que é descrito no início dapresente, de modo a que os requisitos anteriormentereferidos possam ser satisfeitos, ou seja, que os ditos tipos especiais de plástico, e, de modo particular, a basede moagem de PET, sejam preparados no recipiente de modo aassegurar que na abertura de enchimento da caixa doparafuso sem-fim seja introduzido material com a qualidadehomogênea pretendida. Trata-se de um objetivo que apresente invenção satisfaz dado o fato de, no recipiente, ameia altura do mesmo, estar instalada pelo menos umaferramenta de rotação rápida, para produção de um vórticede mistura, estando essa ferramenta instalada entre umaseção interior superior e uma seção interior inferior do recipiente, sendo que, na seção interior superior, omaterial plástico a ser preparado, e de modo particular, oPET, circula sob a forma do vórtice de mistura medianteadição de energia, e sendo que, pelo contrário, na seçãointerior inferior é formado um espaço de permanência para o material plástico aquecido que nele se acumula com vista auma homogeneização térmica do mesmo, sendo que neste espaçode permanência as ferramentas rotativas foram concebidascomo meras ferramentas de mistura, sem uma adiçãosignificativa de energia, com vista a evitar uma aglomeração do material plástico. Assim sendo, a presenteinvenção baseia-se no conhecimento de que é difícilalimentar o material preparado no recipiente com um tempode permanência regular, através da abertura de saídainferior do recipiente, ao parafuso sem-fim. No entanto, asexperiências levadas a cabo demonstraram que estadificuldade pode ser ultrapassada se, na seção superior dorecipiente, as ferramentas rotativas instaladas nesta seçãoconseguirem produzir, com relativa rapidez, a energianecessária para que o material atinja a amplitude térmicanecessária. Esta energia, a ser adicionada pelasferramentas rotativas, é mais reduzida na seção inferior dorecipiente, em resultado do processamento menos intenso queali tem lugar, o que contribui para que sejam evitadosaquecimentos excessivos do material, apesar de, na maiorparte das vezes, o material preparado registrar um tempo depermanência considerável na seção interior inferior dorecipiente. Este tempo de permanência assegura uma boahomogeneidade térmica do material que penetra na caixa doparafuso sem-fim, assegurando também, por conseguinte, umaboa qualidade do material conduzido pelo parafuso sem-fimpara processamento posterior, a ser levado a cabo por umaextrusora, por exemplo. Quanto mais longo for o tempo depermanência médio de material no recipiente, tanto menorserá a probabilidade de uma partícula de plástico que nãotenha sido submetida a um aquecimento prévio suficiente,que não esteja suficientemente seca ou que não tenha sidopreviamente cristalizada penetrar na caixa do parafuso sem-fim, o que seria indesejável. Por outro lado, a açãoreduzida das ferramentas existentes na seção inferior dorecipiente contribui para que o material misturado sejafacilmente conduzido à abertura de enchimento da caixa doparafuso sem-fim, e, de modo particular, sem formação degrumos resultante de aglomerações; tendo em atenção oobjetivo em causa, o ideal será a referida abertura deenchimento estar diretamente ligada à extremidade de saídado recipiente, podendo porém, em casos especiais, estarligada a essa extremidade por meio de um tubo. Apossibilidade de evacuação do recipiente, assegura umamelhor secagem de um material eventualmente húmido e mantémo oxigênio atmosférico afastado do material previamenteaquecido, em especial PET, permitindo desta forma que estematerial possa ser previamente cristalizado da formapretendida e que possa ser obtido um valor de cristalizaçãoprévia elevado. Da forma aqui descrita torna-se igualmentepossível processar material plástico húmido (com um teor dehumidade máximo de 5 %) , na medida em que na seção interiorsuperior do recipiente se torna possível obter semproblemas a potência adicional mais elevada necessária àsecagem do material, sem se correr o perigo de ocorrer umprocessamento não homogêneo do material plástico.

De acordo com um aperfeiçoamento da presente invenção,a ferramenta rotativa instalada na seção média dorecipiente está instalada sobre o lado superior de umdisco, cuja borda se encontra a uma distância reduzida daparede interna do recipiente. No caso da presente invençãoesta distância não pode ser inferior a 20 mm. Graças a estadistância, é formada, a toda a volta da borda do disco, umaabertura de passagem circular para o material plástico aser preparado na seção interior superior do recipiente,através da qual este material pode passar gradualmente daseção interior superior para a seção interior inferior dorecipiente. A distância favorável para a criação destafenda circular depende do tipo de material plástico a serpreparado e também do grau de fragmentação do mesmo. Quantomaior for a densidade do material preparado, tanto maispequena pode ser a largura da referida fenda circular. Afim de se poder ajustar a largura da fenda a condiçõesvariáveis, torna-se vantajoso, no âmbito da presenteinvenção, a respectiva largura poder ser regulada, o que,do ponto de vista construtivo, pode ser conseguido semquaisquer problemas através do ajuste apropriado de seçõesda borda do disco.

Esta introdução do material que se encontra nointerior do recipiente que já foi preparado na abertura deentrada da caixa do parafuso sem-fim torna-se mais fácil seo recipiente tiver uma seção superior cilíndrica e umaseção inferior cónica, que regista um estreitamento até àabertura de enchimento da caixa do parafuso sem-fim. Alémdisso, este tipo de construção também apresenta a vantagemde as ferramentas instaladas na seção cônica do recipientepoderem ser cada vez mais curtas de cima para baixo, demodo a que, mediante a manutenção de uma ação de misturasuficiente, a adição de energia ao material preparado sejatão pequena que possa ser ignorada. Neste caso demonstrouser vantajoso se, no âmbito da presente invenção, aferramenta que produz o vórtice de mistura estiverinstalada na zona da extremidade superior da seção cónica,porquanto uma instalação deste tipo favorece a formação dovórtice de mistura através das secções apropriadas dasparedes.Comprovou-se que as relações favoráveis da altura daseção cilíndrica em relação à altura da seção cônica estãocompreendidas de 3:1 a 1:3.

Tal como já referimos, as ferramentas instaladas na seção interior inferior do recipiente são apenasferramentas de mistura. Também se pode aplicar àsferramentas que produzem o vórtice de mistura na seçãointerior superior do recipiente, na medida em que, por viade regra, não se torna necessário triturar o materialplástico introduzido no recipiente, material esse que, dequalquer forma, na maior parte das vezes já foi previamentetriturado. No entanto, caso se pretenda, pelo menos uma dasferramentas instalada na seção superior do recipiente podeser concebida como uma ferramenta de trituração; o ideal seria esta ferramenta dispor de arestas de corte, de modoparticular se essas ferramentas de trituração foremsuportadas pelo disco que separa as duas seções interioresdo recipiente.

Do ponto de vista construtivo é vantajoso o recipiente estanque ao vácuo estar equipado com uma tampa superior,com uma abertura para a introdução do material, à qualesteja ligada uma câmara, passível de ser fechada, em cimae em baixo, por válvulas de fecho estanques ao vácuo, e, demodo especial, válvulas de corrediça, e que esteja ligada aum tubagem de evacuação, estando também ligada uma tubagemde evacuação adicional ao recipiente. Esta câmara actuacomo um canal de escoamento passível de evacuação para omaterial a ser introduzido no recipiente, de modo a que nãopenetre qualquer oxigênio atmosférico no recipiente aquando do respectivo enchimento. A tampa também pode ser utilizadapara instalação do acionamento, e de modo especial, de umacionamento regulável, e eventualmente, também de umatransmissão, para as ferramentas. Um acionamento deste tipopermite a regulação da velocidade de rotação ferramentas e,por conseguinte, a sua adaptação às condições existentes.

Conforme descrito num aperfeiçoamento da presente invenção,consegue-se proceder a uma regulação mais precisa dascondições de trabalho no recipiente através do fato de asferramentas instaladas na seção inferior do recipiente e deas ferramentas instaladas na seção superior do recipienteserem independentemente acionadas por meio de eixoscoaxiais. Isto permite alcançar o objetivo pretendido deforma particularmente favorável, e nomeadamente, adicionarenergia o mais depressa possível, na seção superior dorecipiente, ao material que aí se encontra, por exemplo,por meio de ferramentas aí existentes caracterizadas poruma velocidade de rotação elevada. No entanto, na seçãoinferior do recipiente pretende-se conseguir umahomogeneização térmica do material, a fim de se manterconstante a temperatura de saída pretendida na abertura desaída da tremonha, para o que é suficiente uma rotaçãocomparativamente mais lenta das ferramentas.

De acordo com a presente invenção, e a fim de sealcançar o objetivo proposto, torna-se vantajoso instalarpelo menos um sensor térmico em cada uma das seçõessuperior e inferior do recipiente e comandar o processo detrabalho em função da temperatura do material preparado queé medida por cada um dos referidos sensores térmicos. A fimde evitar perdas de calor para o exterior, o recipienteestá equipado com paredes termo-isoladoras. Outrapossibilidade de influenciar as condições térmicas nointerior do recipiente reside no fato de o recipientedispor pelo menos de uma seção do revestimento com paredesduplas, cujo espaço oco interior está ligado a uma tubagempara um agente de regulação da temperatura, agente esse quetanto pode ser constituído por um líquido como por um gás.Isto permite, por exemplo, acelerar o aquecimento domaterial contido na seção superior do recipiente mediante aadição de energia térmica adicional por meio do agente deregulação da temperatura e/ou obter um arrefecimento domaterial contido na seção inferior do recipiente através doagente de regulação da temperatura.

Ficou demonstrado que se podem obter umas condições detrabalho particularmente vantajosas, se o volume útil dorecipiente corresponder a, pelo menos, metade e, depreferência, de uma a três vezes a taxa de processamento doparafuso sem-fim por hora. Neste caso é aconselhável oconjunto de ferramentas, por cada 100 kg de taxa deprocessamento do parafuso sem-fim da extrusora, adicionaremuma energia de mistura de 3 a 12 kWh ao material plástico aser preparado. Esta energia também é suficiente para apreparação de material plástico húmido. A maior parte destaenergia de mistura é adicionada pelas ferramentasinstaladas na seção interior superior do recipiente.

O processo objeto da presente invenção para operaçãodo dispositivo correspondente à presente invençãocaracteriza-se pelo fato de a energia adicionada aomaterial que se encontra no recipiente ser regulada atravésda regulação da velocidade de rotação de, pelo menos, umdos eixos nos quais estão instaladas as ferramentas. Destaforma obtêm-se resultados ideais. Esta regulação davelocidade de rotação das ferramentas deverá ser levada acabo em função das temperaturas do material preparadomedidas nas seções superiores e inferiores do recipiente.

Eventualmente, poder-se-á temperar adicionalmente omaterial plástico a ser preparado mediante a introdução deum agente de regulação da temperatura em pelo menos uma dasferramentas. Em alternativa, ou mesmo em complemento destaação, o material contido no recipiente de mistura pode ser temperado mediante a introdução de um agente de regulaçãoda temperatura no espaço oco de, pelo menos, uma seção deparedes duplas do revestimento do recipiente.

O desenho apresenta representações esquemáticas dosexemplos de execução do objeto da presente invenção. Assimsendo, a figura 1 mostra um primeiro exemplo de execução,visto em corte vertical. A figura 2 corresponde a um cortesegundo a linha II - II da figura 1. A figura 3 mostra umoutro exemplo de execução, visto em corte, e que ésemelhante ao apresentado na figura 1. Na figura 4 podever-se um pormenor em corte horizontal. A figura 5 mostraum terceiro exemplo de execução, visto em corte vertical. Afigura 6 mostra um quarto exemplo de execução, também vistoem corte vertical. Na figura 7 pode ver-se um cortevertical através de um pormenor de uma variante de execução em relação ao exemplo de execução apresentado na figura 6 ena figura 8 pode ver-se um corte segundo a linhaVIII - VIII da figura 7. A figura 9 mostra, vista em corteà semelhança do que sucede nas figuras 6 e 7, uma outravariante e a figura 10 mostra um corte segundo a linhaX - X da figura 9.No exemplo de execução apresentado nas figuras 1 e 2,o dispositivo está equipado com um recipiente 1 fixo para omaterial plástico a ser preparado, essencialmenteconstituído por material PET pré-fragmentado, isto é,passível de pulverização. Por via de regra este materialprovém de garrafas, de pré-formas de garrafas, de películasou de discos de PET triturados e, de modo especial,pulverizados. O recipiente 1 vertical está equipado com umeixo vertical 62 e dispõe de uma seção superior 2,essencialmente cilíndrica, e de uma seção 3, com o feitiode um cone truncado, unida à parte de baixo da referidaseção 2. Estas duas seções 2 e 3 delimitam uma seçãointerior 68 superior e uma seção interior 69 inferior dorecipiente 1. Todo o recipiente 1 se caracteriza por umgrande volume, por forma a poder processar quantidadeselevadas de material, de modo a que todas as partes domaterial a ser preparado permaneçam no recipiente 1 duranteum tempo de permanência predefinido e suficiente, quepermita uma humidificação prévia suficiente, antes de omaterial em causa sair pela abertura de saída 4 inferior dorecipiente 1 e penetrar numa abertura de enchimento 5estanque ao vácuo da caixa 6 de um parafuso sem-fim 7.

Assim, por exemplo, o volume do recipiente 1 é seleccionadode modo a que o material nele contido registre um tempo deciclo médio através do recipiente 1 sensivelmentecorrespondente a 1 hora. Por norma, a caixa 6 e o parafusosem-fim 7 formam uma extrusora, podendo neste caso tratar-se de uma extrusora de parafusos sem-fim simples oumúltiplos. Na caixa 6, o material alimentado através daabertura de enchimento 5 do parafuso sem-fim 7 éplastificado pelo dito parafuso sem-fim 7, sendo entãodescarregado por pressão, de forma já conhecida, por umacabeça de extrusão 8, como um cordão. À cabeça de extrusão8 pode estar ligado um dispositivo de granulagem nãorepresentado na figura ou uma outra ferramenta de moldagem.

No entanto, e relativamente ao parafuso sem-fim 7, podeigualmente tratar-se de um mero parafuso sem-fim detransporte ou de doseamento, que alimenta o material porele transportado a um qualquer dispositivo deprocessamento, como, por exemplo, uma extrusora. 0 idealserá a abertura de enchimento 5 estar directamente ligada,de forma estanque ao vácuo, à abertura de descarga 4, sendoque só em casos especiais poderá ser efetuada uma ligaçãoindireta, a qual poderá eventualmente ser levada a cabo pormeio de uma tubeira estanque ao vácuo.

0 parafuso sem-fim 7 é acionado na direção indicadapela seta 9 por um acionamento que não está representado nafigura, através de um eixo 10, que atravessa uma terminação11 frontal e estanque ao vácuo da caixa 6 e que está unidoà alma 12 do parafuso sem-fim 7 por meio de uma uniãorotativa. Como a figura mostra, esta alma 12 podeapresentar diâmetros diferentes ao longo do comprimentoaxial do parafuso sem-fim 7. No exemplo de execuçãoapresentado, o diâmetro da alma do parafuso sem-fim registaum aumento sempre na direção de zonas de expansão 13 e 14,antes das quais o material transportado é sempre comprimidoe plastificado, sendo depois descomprimido zona de expansão13 ou 14. Esta descompressão permite que eventuais bolhasde gás existentes no material transportado pelo parafusosem-fim 7 sejam eliminadas e sejam evacuadas da caixa 6através das aberturas de evacuação de gás 15 ou 16, nadireção indicada pela seta 17. 0 ideal será estes gasesserem recolhidos e eventualmente reutilizados. Na ligação àsegunda zona de expansão 14, o diâmetro da alma do parafuso sem-fim 12 volta a registrar um aumento, de modo a que omaterial transportado pelo parafuso sem-fim 7 chegue seja àcabeça de extrusão 8 seja aos bocais de saída com que amesma está equipada suficientemente plastificada.

0 material a ser preparado é alimentado ao recipiente 1 através de uma câmara 18 (figura 2) de um canal deescoamento 60 passível de evacuação, canal esse concebidode modo a ser estanque ao vácuo, e que, para esse efeito,dispõe de válvulas 19 e 20 em cima e em baixo. 0 ideal seráestas válvulas 19 e 2 0 serem concebidas como válvulas de corrediça, cujas placas das válvulas de corrediça 21 e 22atravessam as paredes da câmara 18 de forma estanque aovácuo, podendo ser movimentadas para a frente e para tráspor cilindros mecânicos ou hidráulicos 23 e 24. À aberturade enchimento 2 5 superior da câmara 18 está unida a extremidade de saída de uma tremonha 26, através da qual omaterial a ser preparado é introduzido no dispositivo. Aextremidade de saída inferior da câmara 18 está ligada, demodo estanque ao vácuo, a uma abertura 2 7 de uma tampa 28,com a qual o recipiente 1 está fechado de forma estanque ao vácuo na parte de cima. A esta tampa 2 8 está ligada umatubagem de evacuação 29, através da qual o espaço interiordo recipiente 1 pode ser evacuado. Uma outra tubagem deevacuação 61 destina-se à evacuação do canal de escoamento60.

No recipiente 1, ferramentas 3 0 e 31, concebidas comopás radiais, deslocam-se em torno do eixo vertical dorecipiente 62. Estas ferramentas 30 e 31 estão fixadas a umeixo 32 vertical, coaxial em relação ao eixo do recipiente,e podem projetar-se para fora a partir deste, numa direçãoessencialmente horizontal. O eixo 32 está fixado à tampa 28na posição 33 de modo estanque ao vácuo e ainda de forma apoder rodar, sendo que o respectivo movimento de rotação écomandado por um motor 34 regulável, eventualmente por meiode uma transmissão 35. Os correspondentes cabos de comandoestão identificados pela referência 36. As ferramentas 30estão instaladas no interior do recipiente 1, à altura emque a seção inferior 3, com o feitio de uma tremonha, setransforma na seção superior 2 cilíndrica. Estasferramentas 30 estendem-se quase até à parede da seção 2 dorecipiente 1, pelo que, devido à sua velocidade periféricaelevada, provocam uma mistura intensa do materialintroduzido no recipiente 1. Se for necessário, estasferramentas 30 podem estar equipadas com arestas de corte70, de modo a que o material a processar também sejatriturado. Durante este processamento, o material que seencontra na seção interior superior 68 do recipiente 1 écirculado como um vórtice de mistura 71. Grande parte daenergia dispendida para este efeito é transferida para omaterial assim preparado sob a forma de energia térmica,provocando um aumento da sua temperatura. Como se podeverificar, as ferramentas 31 instaladas na seção interiorinferior 69 do recipiente são mais curtas do que asferramentas 30 instaladas na seção superior cilíndrica 2 dorecipiente 1. Assim sendo, e devido à sua velocidade30 periférica mais baixa, as ferramentas 31 inferiorestransmitem uma menor quantidade de energia ao materialplástico a ser preparado do que as ferramentas 3 0superiores. Isto significa por conseguinte que na seçãosuperior 2 do recipiente 1 tem lugar uma rápida transmissãode energia com vista ao aquecimento do material de plásticofrio que é alimentado superiormente, o qual, na seqüênciada saída de material, provocada pelo parafuso sem-fim 7,através da abertura de saída 4, desliza gradualmente parabaixo, atingido a seção onde estão instaladas asferramentas 31 mais curtas. Como estas ferramentas 31 selimitam a misturar o material plástico que se encontra nasua seção, a seção interior 69 inferior do recipiente 1forma um espaço de permanência para o material preparado eaquecido, espaço esse em que tem lugar uma compensação deeventuais faltas de homogeneidade térmica. Simultaneamenteé evitada uma aglomeração do material plástico aquecido. Éde modo especial quando a seção interior 69 inferior dorecipiente 1 é mais alta do que a seção interior 68superior do mesmo que se obtém o pretendido tempoconsiderável de permanência do material plástico a serpreparado e misturado na seção interior 69. O ideal será arelação entre as dimensões das duas seções serem definidasde modo a que todo o volume útil do recipiente 1corresponda a, pelo menos, a taxa de processamento média doparafuso sem-fim 7 em trinta minutos. Atendendo ao objetivoque se pretende alcançar, será vantajoso as temperaturasregistadas no material plástico a ser preparado nas seções2 e 3 do recipiente 1 serem controladas por meio desensores térmicos 37 e 38, aos quais estão ligados cabos,ligados, por sua vez, a um dispositivo de comando nãorepresentado nas figuras, através do qual são transmitidossinais de comando apropriados aos cabos de comando 3 6 domotor 34. Tal como se pode ver representado na figura 2, asextremidades 3 9 das ferramentas 31, que se tornam cada vez mais curtas na direção descendente, podem ser cortadas nadiagonal, com vista a se adaptarem ao feitio de umatremonha da seção do recipiente 3. Idealmente asferramentas 31 deverão ser muito finas, a fim deadicionarem tão pouca energia quanto possível ao material.

Eventualmente, as barras das ferramentas superiores 3 0que se projetam do eixo 32 para fora também podem estarequipadas com pás de mistura, a fim de aumentar o efeito defricção sobre o material que se encontra no interior dorecipiente 1 e para, desta forma, intensificar atransferência de energia para o material a ser preparado.

A fim de evitar perdas de calor para o exterior, asparedes do revestimento 42 e, de preferência, também atampa 28 do recipiente 1 estão termicamente isoladas.

No exemplo de execução apresentado nas figuras 3 e 4, as ferramentas 3 0 e 31, instaladas na seção superior 2 e naseção inferior 3 do recipiente 1, podem serindependentemente acionadas. Para que tal seja possível, asferramentas 31 estão fixadas a um eixo central 32 e asferramentas 30 estão fixadas a um eixo oco 43 que envolve coaxialmente o referido eixo 32. Ambos os eixos 32 e 43 sãoaccionados por duas transmissões 3 5 e 46, por meio de rodasde coroa dentada 44 e 45, sendo que ambas as referidastransmissões podem ser accionadas por um motor comum 34. Asduas transmissões 3 5 e 4 6 podem ser reguladas por meio decabos de comando que não estão representados nas figuras,e, de preferência, em função das temperaturas do materialpreparado, temperaturas essas que são medidas pelossensores térmicos 37 e 38 (figuras 1 e 2). Tanto o motor 34como as transmissões 35 e 46 podem estar fixadas à tampa 28.

No exemplo aqui apresentado, as ferramentas 30superiores são constituídas por um disco 72, em cujoperímetro exterior se encontram as arestas de corte 70.

Este disco pode descrever um movimento de rotação na mesmadireção que as ferramentas 31 que estão instaladas na seçãointerior 69 inferior do recipiente 1 (seta 41, figura 4).No entanto, e graças aos dois eixos de acionamento 32 e 43,torna-se igualmente possível optar por direções de rotaçãodiferentes.

A figura 4 mostra um feitio particularmente adequadoao fim em vista das ferramentas 31 para a seção inferior 3do recipiente 1. Como se pode ver, as ferramentas 31apresentam uma curvatura na direção do respectivo sentidode rotação (seta 41), a fim de transportar o material a serpreparado da zona exterior para o meio, do que resulta umefeito de mistura particularmente favorável.

Pode-se influenciar adicionalmente as relaçõestérmicas nas duas seções do recipiente 2 e 3, se for levadaa cabo uma têmpera do material que se encontra na seção 2ou na seção 3 por meio de cavidades 47 das ferramentas 30 e31, sendo que a essas cavidades 47 estão ligadas tubagensde alimentação 48, através das quais é introduzido umagente de regulação da temperatura nas cavidades 47. Aintrodução do agente de regulação da temperatura nastubagens de alimentação 4 8 é levada a cabo através dearticulações rotativas apropriadas a partir das fontes 4 9previstas para esse efeito. 0 agente de regulação datemperatura não tem de ser o mesmo para todas asferramentas 30 e 31, sendo, por exemplo, perfeitamentepossível aquecer adicionalmente o disco 72 que constituí asferramentas 30 por meio do agente de regulação datemperatura, a fim de fazer com que o material preparadopor elas ou pelas arestas de corte 70 alcance tão depressaquanto possível a temperatura elevada que se pretende,enquanto, por outro lado, as ferramentas 31 são arrefecidasou por um outro agente de regulação da temperatura ou porum agente de regulação da temperatura a outra temperatura.

As temperaturas dos agentes de regulação da temperaturaalimentados às ferramentas 30 e 31 podem ser reguladas deforma adequada.

Outra possibilidade de influenciar a temperatura domaterial que se encontra no interior do recipiente 1 passapor uma têmpera do espaço interior do recipiente 1 atravésde uma seção do seu revestimento 42 com paredes duplas.

Esta solução é apresentada na figura 3, sendo que o espaçooco 52 existente entre as duas paredes 50 e 51 dorevestimento 42 está subdividido em duas seções sobrepostas54 e 55 por paredes intermédias 53, sendo que cada uma dasreferidas seções sobrepostas está ligada a uma tubagem 56ou 81 para a alimentação ou o transporte de um agente deregulação da temperatura, agente esse que tanto pode ser umgás como um líquido. As duas tubagens 56 estão ligadas auma fonte 59 do agente de regulação da temperatura por meiode dispositivos de comando 57 e 58. Eventualmente, os doisdispositivos de comando 57 e 58 podem ser alimentados apartir de diferentes fontes do agente de regulação datemperatura. Os dispositivos de comando 57 e 58 podemregular a quantidade e/ou a temperatura do respectivoagente de regulação da temperatura, podendo serinfluenciados pelos sensores térmicos 37 e 38 (figuras 1 e2). Como se pode verificar, mediante a selecção dalocalização da parede intermédia 53 torna-se possívelinfluenciar a temperatura registada nas duas seções 2 e 3do recipiente 1. Assim sendo, as paredes intermédias 53podem, sem que, contudo, tal seja imperativo, estarposicionadas na zona de transição da seção 3, com o feitiode uma tremonha, para a seção superior 2, cilíndrica.

Entre a borda do disco 72 e a parede interior 51 dorecipiente 1 existe uma fenda circular 73, cuja largura porvia de regra eqüivale a pelo menos 20 mm, de modo a que omaterial misturado e, por conseguinte, aquecido, na seçãointerior 68 possa ir penetrando progressivamente na seçãointerior 69 inferior do recipiente 1. A fim de evitar umapassagem muito rápida do material a ser preparado atravésdesta fenda circular 73, a sua largura não deverá ser muitogrande, devendo, por via de regra, ser inferior a 30 mm.

Torna-se possível uma adaptação a diferentescaracterísticas do material a ser preparado, se a larguradesta fenda circular 73 puder ser ajustada. Para permitir,que o disco 72 ou a parede interior do recipiente possa serconcebido (a) de modo a que as seções em causa da borda dodisco 72 ou da parede possam ser ajustadas na direçãoradial.

A capacidade útil, tida em consideração em quilogramasdo material a ser preparado, do recipiente 1 de grandevolume corresponde a, pelo menos, metade da taxa deprocessamento (o ideal será corresponder a entre uma vez etrês vezes esta taxa de processamento) do parafuso sem-fim7 por hora em quilogramas. Atendendo ao objetivo a alcançar, será vantajoso o acionamento (motor 34) dasferramentas 3 0 superiores adicionar, perante uma taxa deprocessamento de 100 kg/h do parafuso sem-fim, 3 a 12 kWhde energia de mistura ao material a ser preparado. Emboraestes exemplos de condições de trabalho tenham demonstrado ser favoráveis, no entanto, as condições precisas detrabalho dependem seja das características particularesprecisas ou seja do estado do material a ser preparado queé introduzido no recipiente 1.

0 eixo 32 (e, por conseguinte, também o eixo oco 43) não tem de estar instalado precisamente na vertical, sendoadmitidos posicionamentos na diagonal; contudo, quanto maisinclinado estiver o eixo, tanto maior será o transporte domaterial que se encontra no interior do recipiente 1 paracima ou para baixo. Regra geral, na seção interior 69 inferior não é desejável um transporte do material a serpreparado na direção vertical, na medida em que o materialque se encontra nesta seção já deve ser misturado, nãodevendo a sua temperatura ser já significativamenteaumentada.

Nos exemplos de execução que são apresentados nasfiguras 1 a 4, o enchimento da caixa 6 do parafuso sem-fim7 processa-se na direção radial (reportada ao eixo 63 doparafuso sem-fim 7) , sendo que o eixo 62 do recipiente 1coincide com essa direção radial. Mas a caixa 6 do parafuso sem-fim 7 também pode ser frontalmente enchida com materiala partir do recipiente de 1. Como a figura 5 mostra, tambémé possível a caixa do parafuso sem-fim 6 estartangencialmente ligada ao recipiente 1, de modo a que,nesse caso, o eixo do recipiente 62 passe pelo eixo doparafuso sem-fim 63 à distância a. Isto permite subdividiro eixo que suporta as ferramentas 30 e 31 e acionar cadauma das seções do eixo 64 e 65 por meio de um motor 34 e 66regulável pela parte de cima e pela parte de baixo. Paraeste efeito, o ideal será a extremidade inferior da seçãosuperior do eixo 64 ser concebida como uma manga 67 queenvolve a seção inferior do eixo 65, de modo a que as duasseções do eixo 64 e 65 estejam instaladas e centradas umarelativamente à outra. Esta ligação tangencial da caixa doparafuso sem-fim 6 ao recipiente 1 também torna possívelobter um enchimento da caixa do parafuso sem-fim 6 por meiodas ferramentas 31 que rodam em torno do eixo 62 vertical eque estão instaladas na zona da abertura lateral de saídado recipiente 1 ou da abertura de enchimento 5 da caixa doparafuso sem-fim 6.

Neste exemplo de execução, as ferramentas 30 tambémsão constituídas por arestas de corte 70 existentes numdisco 72. Este disco 72 está instalado um pouco mais baixodo que a borda superior da seção inferior do recipiente 3com o feitio de uma tremonha. Esta instalação favorece acriação do vórtice de mistura 71, na medida em que omaterial a ser preparado pelas arestas de corte 70 écentrifugado na direção radial pelo disco 72, indo deencontro às seções devidamente posicionadas da parede dorevestimento da seção do recipiente 3, de modo a que omaterial adquire um movimento para cima.No caso do exemplo de execução apresentado na figura6, o disco 72 com as arestas de corte 70 está instaladosensivelmente a meia altura do recipiente 1 econsideravelmente abaixo da linha de transição entre asduas seções do recipiente 2 e 3. Tal como já referimos, asferramentas 31 instaladas por baixo do disco 30 limitam-sea misturar o material a ser preparado, sem, no entanto,criarem qualquer vórtice de mistura, pelo que, na seçãointerior 69, a superfície do material 40 se apresentapraticamente plana.

A extremidade inferior da seção do recipiente 3 com ofeitio de uma tremonha desemboca na abertura de enchimento5 de um parafuso sem-fim de extrusora 7, parafuso esse queé acionado por um motor 75 por meio de uma transmissão 74.

Uma rosca estanque 76 impede a saída do material a serpreparado do lado da extremidade do lado do acionamento doparafuso sem-fim 7.

Como se pode ver nas figuras 7 e 8, o recipiente 1pode terminar, na parte inferior, na abertura de enchimento79 de um dispositivo de dosagem com parafuso sem-fim 77, oqual, por exemplo, está equipado com dois parafuso sem-fimde dosagem 78, instalados de modo a que os respectivoseixos fiquem paralelos e sejam acionados por um único motor75. Este dispositivo de dosagem com parafuso sem-fim transporta o material para uma abertura de enchimento 5radial de um parafuso sem-fim de extrusora 7.

Nas figuras 9 e 10 pode ver-se uma outra versão desteexemplo de execução. No exemplo aqui apresentado, oparafuso sem-fim de dosagem duplo 78 transporta o material que lhe é alimentado pelo recipiente 1 para uma caixa 80,na qual cai de cima para baixo no parafuso sem-fim deextrusora 7.

Através dos exemplos de execução descritos, obtém-seum tempo de permanência médio de, pelo menos, meia horapara cada partícula de plástico previamente trituradaintroduzida no recipiente 1. Este tempo de permanência écontado desde a entrada da partícula de plástico no canalsuperior de escoamento 60 até à saída do recipiente 1através da abertura de saída 4.

A abertura de saída 4 inferior do recipiente 1 tambémpode transportar o material para uma instalação diferenteda representada nas figuras; assim, por exemplo, e graças aum dispositivo de transporte, esta abertura podetransportar o material seja para um silo ou para umequipamento para posterior processamento seja para umaparelho de dosagem.

Claims (26)

1. Dispositivo de enchimento de um parafuso sem-fimalojado numa caixa, e, de modo particular, numa extrusora,para a preparação de material plástico pré-triturado, demodo especial PET, sendo que a abertura de enchimento dacaixa do parafuso sem-fim está ligada, de modo a favorecero fluxo, à abertura de saída inferior de um recipientevertical e estanque ao vácuo, destinado à recolha domaterial a ser preparado, e sendo que no recipiente, estãoinstaladas ferramentas rotativas, comandadas por umacionamento de modo a rodarem em torno de um eixo, e, emespecial, de um eixo vertical, ferramentas rotativas essasque exercem a sua ação sobre o material introduzido norecipiente pela parte de cima, através de um canal deescoamento, caracterizado pelo fato de no recipiente (1), ameia altura do mesmo, estar instalada pelo menos umaferramenta rotativa (30) , que descreve um movimento derotação a grande velocidade para criar um vórtice demistura, entre uma seção interior (68) superior e uma seçãointerior (69) inferior do recipiente (1) , sendo que naseção interior (68) superior o material plástico a serpreparado, de modo especial PET, circula como um vórtice demistura mediante a adição de energia, sendo que, pelocontrário, a seção interior (69) inferior constitui umespaço de permanência para o material plástico aquecido quenela é introduzido, com vista a uma homogeneização térmicado mesmo, e sendo que neste espaço de permanência existemferramentas rotativas (31) concebidas como merasferramentas de mistura, sem provocarem uma transferência deenergia significativa, para desta forma se evitar umaaglomeração do material plástico.

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de a ferramenta rotativa instaladaa meio do recipiente (1) estar instalada sobre a facesuperior de um disco (72), cuja borda está situada a umadistância determinada entre 20 e 30 mm, da parede interiordo recipiente (1).

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado pelo fato de a dimensão da distância poderser regulada.

4. Dispositivo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de orecipiente (1) ter uma seção superior cilíndrica e umaseção inferior cônica (3) , que se estreita até à aberturade enchimento (5) da caixa do parafuso sem-fim (6).

5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato de a ferramenta (30) que produz ovórtice de mistura (71), eventualmente constituída por umdispositivo de trituração, estar instalada na zona daextremidade superior da seção cônica (3).

6. Dispositivo, de acordo com as reivindicações 4 ou-5, caracterizado pelo fato de a relação entre a altura daseção cilíndrica (2) do recipiente e a altura da seçãocônica (3) desse recipiente ser de 3:1 a 1:3.

7. Dispositivo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caracterizado pelo fatode as ferramentas (31) instaladas na seção interiorinferior (69) do recipiente (1) estarem a uma menordistância do respectivo eixo (32) do que as ferramentasinstaladas na seção interior (2) superior do recipiente(1).

8. Dispositivo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caracterizado pelofato de as ferramentas (31) instaladas na seção interiorinferior (69) do recipiente (1) serem concebidas como pásde mistura encurvadas.

9. Dispositivo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8, caracterizado pelofato de o recipiente (1) estar fechado, de forma estanqueao vácuo, por uma tampa (28) , que dispõe de uma abertura(27) para a introdução do material, à qual está ligada umacâmara (18) , passível de ser fechada, em cima e em baixo,por meio de válvulas estanques ao vácuo (19, 20), e, emparticular, por meio de válvulas de corrediça (21, 22), e àqual está ligada uma tubagem de evacuação (61) , sendo queestá ligada uma tubagem de evacuação adicional (29) aorecipiente (1).

10. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 9,caracterizado pelo fato de na tampa (28) estar instalado oacionamento (34) e, em particular, um acionamentoregulável, e eventualmente também uma transmissão (35),responsáveis pelo acionamento das ferramentas (30 e 31) .

11. Dispositivo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou 10,caracterizado pelo fato de as ferramentas (31) instaladasna seção interior (69) inferior do recipiente (1) e asferramentas (30) atribuídas à seção interior (2) superiordo recipiente (1) serem independentemente acionadas pormeio de eixos coaxiais (32 e 43).

12. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 11,caracterizado pelo fato de as ferramentas (31), instaladasna seção interior (69), inferior do recipiente (1), rodaremcom uma velocidade inferior à das ferramentas (30)atribuídas â seção interior (68) superior do recipiente(1) .

13. Dispositivo, de acordo com as reivindicações 11 ou-12, caracterizado pelo fato de as ferramentas (30)instaladas na seção interior (68) superior do recipiente(1) serem suportadas por um eixo oco (43) , que envolve oeixo (32) que suporta as ferramentas (31) , instaladas naseção interior (69) inferior do recipiente (1) , sendo queambos os eixos (32, 43) são acionados por acionamentosinstalados na sua extremidade superior.

14. Dispositivo, de acordo com as reivindicações 11 ou-12, caracterizado pelo fato de um dos eixos (32) seracionado por um acionamento instalado na sua extremidadesuperior e o outro eixo (43), pelo contrário, ser acionadopor um acionamento instalado na sua extremidade inferior.

15. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 ou-14, caracterizado pelo fato de a abertura de saída (4) dorecipiente (1) estar tangencialmente ligada à caixa (6) doparafuso sem-fim (7).

16. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13,-14 ou 15, caracterizado pelo fato de tanto na seçãointerior (68) superior do recipiente (1) como na seçãointerior (69) inferior do recipiente (1) estar instalado,pelo menos, um sensor térmico (37 e 38).

17. Dispositivo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13,- 14, 15 ou 16, caracterizado pelo fato de o recipiente (1)ter um revestimento (42) termo-isolador.

18. Dispositivo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13,- 14, 15, 16 ou 17, caracterizado pelo fato de pelo menos umaseção do revestimento (42) do recipiente (1) ter paredesduplas, sendo que a cavidade (52) existente entre as duasparedes (50, 51) está ligada a uma tubagem (56) para umagente de regulação da temperatura.

19. Dispositivo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13,- 14, 15, 16, 17 ou 18, caracterizado pelo fato de pelo menosuma ferramenta (30 e 31) ter uma cavidade (4 7) para aintrodução de um agente de regulação da temperatura.

20. Dispositivo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13,- 14, 15, 16, 17, 18 ou 19, caracterizado pelo fato de pelomenos uma ferramenta (30), que cria o vórtice de mistura naseção interior (68) superior do recipiente (1), serconcebida como uma ferramenta de trituração, estandopreferencialmente equipada com arestas de corte.

21. Dispositivo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13,- 14, 15, 16, 17, 18, 19 ou 20, caracterizado pelo fato de ovolume útil do recipiente (1) corresponder a, pelo menosmetade, e preferencialmente, a uma a três vezes, a taxa deprocessamento do parafuso sem-fim (7) por hora.

22. Dispositivo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13,-14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 ou 21, caracterizado pelo fatode as ferramentas (30), atribuídas à seção interior (68)superior do recipiente (1), por cada 100 kg/h de taxa deprocessamento do parafuso sem-fim (7), transmitirem umcalor de mistura de 3 a 12 kWh ao material plástico a serpreparado.

23. Processo de operação de um dispositivo definido nareivindicação 1, caracterizado pelo fato de a energiatransmitida ao material contido no interior do recipiente(1) ser regulada através da regulação da velocidade derotação de, pelo menos, um dos eixos (32 ou 43) de suportedas ferramentas.

24. Processo, de acordo com a reivindicação 23,caracterizado pelo fato de a regulação da velocidade derotação dos eixos (32, 43) depender da temperatura domaterial plástico a ser preparado, registrada na seçãoinferior e/ou superior (3 e/ou 2) do recipiente (1).

25. Processo, de acordo com as reivindicações 23 ou-24, caracterizado pelo fato de uma, eventualmenteadicional, têmpera do material plástico a ser preparado serlevada a cabo mediante a introdução de um agente deregulação da temperatura em, pelo menos, uma dasferramentas (3 0 e 31).

26. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 23, 24 ou 25, caracterizado pelo fato deuma, eventualmente adicional, têmpera do material que seencontra no interior do recipiente (1) ser levada a caboatravés da introdução de um agente de regulação datemperatura na cavidade (52) de, pelo menos, uma seção deparedes duplas do revestimento (42) do recipiente (1).