ITMI20070384A1

ITMI20070384A1 - STATIC FILTER-HOMOGENIZER FOR PLASTIC MATERIALS PROCESSING

Info

Publication number: ITMI20070384A1
Authority: IT
Inventors: Giovanni Furlan
Original assignee: Lanson S R L
Priority date: 2007-02-27
Filing date: 2007-02-27
Publication date: 2008-08-28

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

di Brevetto per Invenzione Industriale of Patent for Industrial Invention

La presente invenzione è relativa a un dispositivo filtro-omogeneizzatore statico per la lavorazione di materie plastiche. The present invention relates to a static filter-homogenizer device for processing plastic materials.

Nel settore della lavorazione delle materie plastiche, è nota l'importanza di eliminare eventuali impurità non magnetiche e di assicurare una completa miscelazione e omogeneizzazione della massa fusa di materia plastica, per ottenere prodotti finiti di eccellente qualità, anche con iniezioni sottomarine e con iniettori a camera calda. Soprattutto nei processi di stampaggio a iniezione ed estrusione, è noto l'uso di filtri-miscelatori statici (ovvero privi di parti in movimento) di varia configurazione, i quali hanno lo scopo di filtrare e omogeneizzare le diverse componenti del flusso di materia plastica. In the plastics processing sector, the importance of eliminating any non-magnetic impurities and ensuring a complete mixing and homogenization of the plastic melt is known, to obtain finished products of excellent quality, even with submarine injections and with injectors. hot room. Especially in injection molding and extrusion processes, the use of static filter-mixers (i.e. without moving parts) of various configurations is known, which have the purpose of filtering and homogenizing the various components of the plastic material flow.

Sebbene sia nota una grande varietà di miscelatori statici, esistono tuttavia margini di miglioramento in termini di efficacia di omogeneizzazione, versatilità, semplicità ed economicità di realizzazione e impiego, facilità di installazione, uso e pulizia. Molti miscelatori statici non sono poi pienamente soddisfacenti quando impiegati per materiali rinforzati con fibre, in quanto possono provocare la rottura delle fibre e/o non assicurano il loro corretto orientamento. Although a large variety of static mixers is known, there are nevertheless margins for improvement in terms of homogenization efficiency, versatility, simplicity and cost-effectiveness of construction and use, ease of installation, use and cleaning. Many static mixers are not fully satisfactory when used for fiber reinforced materials, as they can cause the fibers to break and / or do not ensure their correct orientation.

È uno scopo della presente invenzione quello di fornire un dispositivo filtro-omogeneizzatore statico per la lavorazione di materie plastiche che sia estremamente semplice ed economico da realizzare, versatile, pienamente efficace nella funzione di filtraggio e omogeneizzazione delle materie plastiche, facile da installare e utilizzare. It is an object of the present invention to provide a static filter-homogenizer device for processing plastics which is extremely simple and economical to produce, versatile, fully effective in the filtering and homogenization function of plastics, easy to install and use.

L'invenzione è dunque relativa a un dispositivo filtro-omogeneizzatore statico per la lavorazione di materie plastiche, comprendente: ima camera centrale che si estende lungo un asse ed è delimitata da una parete laterale; un condotto di ingresso, sostanzialmente allineato alla camera lungo l'asse e separato dalla camera da un setto trasversale; una pluralità di canali sostanzialmente radiali, disposti circonferenzialmente attorno all'asse e formati passanti attraverso la parete laterale e comunicanti con il condotto di ingresso tramite rispettivi condotti di raccordo formati attraverso il setto. The invention therefore relates to a static filter-homogenizer device for processing plastic materials, comprising: a central chamber which extends along an axis and is delimited by a side wall; an inlet duct, substantially aligned with the chamber along the axis and separated from the chamber by a transverse partition; a plurality of substantially radial channels, arranged circumferentially around the axis and formed passing through the side wall and communicating with the inlet duct through respective connecting ducts formed through the septum.

In questo modo, il dispositivo del trovato assicura una efficace miscelazione/omogeneizzazione del flusso di materia plastica lavorata, anche in caso di materie plastiche rinforzate con fibre; il dispositivo del trovato è inoltre estremamente semplice ed economico da realizzare, installare ed utilizzare, ed estremamente versatile, in quanto facilmente sostituibile e intercambiabile. In this way, the device of the invention ensures effective mixing / homogenization of the flow of processed plastic material, even in the case of fiber-reinforced plastic materials; the device of the invention is also extremely simple and economical to manufacture, install and use, and extremely versatile, as it is easily replaceable and interchangeable.

L'invenzione è descritta in dettaglio nei seguenti esempi di attuazione non limitativi, con riferimento alle figure dei disegni annessi, in cui: The invention is described in detail in the following non-limiting embodiments, with reference to the figures of the attached drawings, in which:

- la figura 1 è una vista prospettica esplosa di un dispositivo filtro-omogeneizzatore statico per la lavorazione di materie plastiche in accordo al trovato; - le figure 2 e 3 sono rispettivamente una vista in sezione longitudinale e mia vista in sezione trasversale del dispositivo di figura 1; Figure 1 is an exploded perspective view of a static filter-homogenizer device for processing plastic materials according to the invention; Figures 2 and 3 are respectively a longitudinal section view and my cross sectional view of the device of Figure 1;

- le figure 4 e 5 sono rispettivamente una vista in sezione longitudinale e una vista in sezione trasversale, con partì rimosse per chiarezza, di una variante al dispositivo del trovato; Figures 4 and 5 are respectively a longitudinal section view and a cross section view, with parts removed for clarity, of a variant of the device of the invention;

- le figure 6-8 mostrano una ulteriore variante del dispositivo del trovato; Figures 6-8 show a further variant of the device of the invention;

- le figure 9-10 mostrano una ulteriore variante del dispositivo del trovato; Figures 9-10 show a further variant of the device of the invention;

— le figure 11-14 mostrano una ulteriore variante del dispositivo del trovato. Figures 11-14 show a further variant of the device of the invention.

Nelle figure 1-3 è indicato nel suo complesso con 1 un dispositivo filtro-omogeneizzatore statico per la lavorazione di materie plastiche, in particolare (ma non esclusivamente) per materie plastiche rinforzate con fibre. In Figures 1-3, the number 1 indicates as a whole a static filter-homogenizer device for processing plastics, in particular (but not exclusively) for fiber-reinforced plastics.

Il dispositivo 1 si estende lungo un asse A e comprende un corpo cavo 2 e un elemento miscelatore 3, costituiti da rispettivi corpi monolitici, in particolare realizzati in materiale metallico. The device 1 extends along an axis A and comprises a hollow body 2 and a mixing element 3, consisting of respective monolithic bodies, in particular made of metallic material.

Il corpo cavo 2 presenta una cavità 4 interna sostanzialmente cilindrica che si estende lungo l'asse A tra due estremità assiali del corpo cavo 2, provviste rispettivamente di una apertura 5 di ingresso e di una parete di fondo 6, la quale presenta un ugello 7 di uscita centrale comunicante con la cavità 4. The hollow body 2 has a substantially cylindrical internal cavity 4 which extends along the axis A between two axial ends of the hollow body 2, respectively provided with an inlet opening 5 and a bottom wall 6, which has a nozzle 7 central outlet communicating with cavity 4.

L'elemento miscelatore 3 presenta una porzione di attacco 8, destinata in uso a collegare l'elemento miscelatore 3 a una macchina di lavorazione di materie plastiche (nota e non illustrata, per esempio un estrusore o una pressa), e una porzione funzionale 9, inserita rimovibile nella cavità 4 attraverso l'apertura 5. La porzione di attacco 8 è provvista di organi di connessione, per esempio costituiti da un tratto terminale filettato 11 e da una testa 12 esagonale interposta tra il tratto terminale filettato 11 e la porzione funzionale 9, per fissare l'elemento miscelatore 3 ad una uscita della macchina di lavorazione di materia plastica su cui è installato il dispositivo 1, in modo tale che il dispositivo 1 possa essere sostituito a un ugello di dotazione della macchina . The mixing element 3 has an attachment portion 8, intended in use to connect the mixing element 3 to a plastic material processing machine (known and not shown, for example an extruder or a press), and a functional portion 9 , removable inserted in the cavity 4 through the opening 5. The attachment portion 8 is provided with connection members, for example consisting of a threaded terminal portion 11 and a hexagonal head 12 interposed between the threaded terminal portion 11 and the functional portion 9, to fix the mixing element 3 to an outlet of the plastic material processing machine on which the device 1 is installed, so that the device 1 can be substituted for a nozzle supplied by the machine.

L'elemento miscelatore 3 è accoppiato rimovibile al corpo cavo 2 tramite organi di accoppiamento, per esempio organi di accoppiamento filettati costituiti da un collare 13 esternamente filettato portato dalla porzione funzionale 9 e che impegna una sede 14 filettata formata nel corpo cavo 2 attorno all'apertura 5. The mixing element 3 is detachably coupled to the hollow body 2 by means of coupling members, for example threaded coupling members consisting of an externally threaded collar 13 carried by the functional portion 9 and which engages a threaded seat 14 formed in the hollow body 2 around the opening 5.

L'elemento miscelatore 3 comprende: The mixer element 3 comprises:

- un condotto di ingresso 17, che si estende lungo l'asse A e attraversa la porzione di attacco 8; - an inlet duct 17, which extends along the axis A and crosses the attachment portion 8;

- una camera 18 centrale, che è delimitata da una parete laterale 19 sostanzialmente cilindrica della porzione funzionale 9 ed è sostanzialmente allineata al condotto di ingresso 17 lungo l'asse A e separata dal condotto di ingresso 17 da un setto 20 trasversale; - a central chamber 18, which is delimited by a substantially cylindrical side wall 19 of the functional portion 9 and is substantially aligned with the inlet duct 17 along the axis A and separated from the inlet duct 17 by a transverse partition 20;

- una pluralità di canali 21 sostanzialmente radiali, disposti circonferenzialmente attorno all'asse A e formati passanti attraverso la parete laterale 19 e comunicanti con il condotto di ingresso 17 tramite rispettivi condotti di raccordo 22 formati attraverso il setto 20. - a plurality of substantially radial channels 21, arranged circumferentially around the axis A and formed passing through the side wall 19 and communicating with the inlet duct 17 through respective connecting ducts 22 formed through the baffle 20.

La camera 18 si estende tra il setto 20 e un bordo anulare 23 di estremità della porzione funzionale 9; il bordo anulare 23 è affacciato alla parete di fondo 6 e delimita una apertura 24 della camera 18 comunicante con l'ugello 7. The chamber 18 extends between the septum 20 and an annular end edge 23 of the functional portion 9; the annular edge 23 faces the bottom wall 6 and defines an opening 24 of the chamber 18 communicating with the nozzle 7.

I canali 21 sono definiti da rispettive feritoie longitudinali, che si estendono sostanzialmente parallele all'asse A, e sono collegati a rispettive gole 25 formate su una superficie 26 radialmente esterna della parete laterale 19; anche le gole 25 sono disposte circonferenzialmente attorno all'asse A e si estendono longitudinalmente sostanzialmente parallele all'asse A. The channels 21 are defined by respective longitudinal slits, which extend substantially parallel to the axis A, and are connected to respective grooves 25 formed on a radially external surface 26 of the side wall 19; also the grooves 25 are arranged circumferentially around the axis A and extend longitudinally substantially parallel to the axis A.

Ciascuna gola 25 presenta estremità longitudinali arrotondate e una superficie di fondo 27 arrotondata; i canali 21 sono formati sulle superfici di fondo 27 delle gole 25. Each groove 25 has rounded longitudinal ends and a rounded bottom surface 27; the channels 21 are formed on the bottom surfaces 27 of the grooves 25.

I canali 21 hanno larghezza {misurata in senso circonferenziale, ovvero trasversalmente all'asse A) inferiore alla larghezza delle gole 25. The channels 21 have a width (measured in a circumferential direction, i.e. transversely to the axis A) less than the width of the grooves 25.

I condotti di raccordo 22 si dipartono a raggiera da una estremità del condotto di ingresso 17 provvista del setto 20 e si estendono obliquamente rispetto all'asse A verso la superficie 26 radialmente esterna della parete laterale 19; i condotti di raccordo 22 sfociano in rispettive gole 25 a rispettive estremità delle gole 25 disposte in prossimità del setto 20. The connecting ducts 22 radiate radially from one end of the inlet duct 17 provided with the septum 20 and extend obliquely with respect to the axis A towards the radially outer surface 26 of the side wall 19; the connecting ducts 22 open into respective grooves 25 at respective ends of the grooves 25 arranged in proximity to the partition 20.

Nell'esempio delle figure 1-3, ciascuna gola 25 è alimentata da un condotto di raccordo 22 ed è collegata ad un solo canale 21 formato sulla superficie di fondo 27 della gola 25. In the example of Figures 1-3, each groove 25 is fed by a connecting duct 22 and is connected to a single duct 21 formed on the bottom surface 27 of the groove 25.

È però possibile collegare ogni gola 25 a più canali 21. Per esempio, nella variante mostrata nelle figure 4-5 ciascuna gola 25 comunica con un condotto di raccordo 22 disposto ad una estremità della gola 25 prossima al setto 20 ed è collegata a due canali 21 affiancati, formati entrambi sul fondo 27 della stessa gola 25. However, it is possible to connect each groove 25 to several channels 21. For example, in the variant shown in Figures 4-5 each groove 25 communicates with a connecting duct 22 arranged at one end of the groove 25 close to the septum 20 and is connected to two channels 21 side by side, both formed on the bottom 27 of the same groove 25.

In entrambi i casi, il flusso di materia plastica in lavorazione, alimentato attraverso il condotto di ingresso 17 lungo l'asse A, fluisce obliquamente attraverso i condotti di raccordo 22 alimentando ciascuna gola 25; la materia plastica percorre quindi le gole 25 ancora in direzione sostanzialmente parallela all'asse A, ma viene deviata radialmente nei canali 21 raggiungendo la camera 18 per poi uscire dall'ugello 7. In both cases, the flow of plastic material being processed, fed through the inlet duct 17 along the axis A, flows obliquely through the connecting ducts 22, feeding each groove 25; the plastic material then travels along the grooves 25 still in a direction substantially parallel to the axis A, but is radially deviated in the channels 21 reaching the chamber 18 and then exiting the nozzle 7.

Nella forma di attuazione mostrata nelle figure 6-8, i canali 21 sono disposti lateralmente rispetto alle gole 25 e sono collegati alle gole 25 tramite passaggi laterali 28 formati sulla superficie 26 radialmente esterna della parete laterale 19 a fianco delle gole 25. Per il resto, questa forma di attuazione è del tutto analoga a quelle descritte e illustrate in precedenza . In the embodiment shown in Figures 6-8, the channels 21 are arranged laterally with respect to the grooves 25 and are connected to the grooves 25 through lateral passages 28 formed on the radially outer surface 26 of the side wall 19 alongside the grooves 25. For the rest , this embodiment is entirely analogous to those described and illustrated previously.

I passaggi laterali 28 sono passaggi a sifone, avendo una profondità inferiore alla profondità delle gole 25 e definendo quindi uno scalino tra ciascuna gola e il rispettivo canale 21. The side passages 28 are siphon passages, having a depth less than the depth of the grooves 25 and therefore defining a step between each groove and the respective channel 21.

Nell'esempio delle figure 6-8, ciascuna gola 25 è alimentata da un condotto di raccordo 22 ed è collegata ad un solo canale 21 tramite un singolo passaggio laterale 28 adiacente alla gola 25; nella ulteriore variante delle figure 9-10, ogni canale 21 è invece collegato a più gole 25 tramite rispettivi passaggi laterali 28 (nella fattispecie, ogni canale 21 è collegato a due gole 25 tramite rispettivi passaggi laterali 28 disposti su lati opposti del canale 21). In the example of Figures 6-8, each groove 25 is fed by a connecting duct 22 and is connected to a single duct 21 through a single lateral passage 28 adjacent to the groove 25; in the further variant of Figures 9-10, each channel 21 is instead connected to several grooves 25 through respective side passages 28 (in this case, each channel 21 is connected to two grooves 25 through respective side passages 28 arranged on opposite sides of the channel 21) .

Nel primo caso, il flusso di materia plastica in lavorazione raggiunge ciascuna gola 25 tramite un condotto di raccordo 22, è deviato nei passaggi laterali 28 a sifone nei canali 21 e da qui transita nella camera 18 per poi uscire dall'ugello 7; nel secondo caso, il flusso di materia plastica in lavorazione, si divide lateralmente da ciascuna gola 25 nei due passaggi laterali 28 per confluire nel canale 21, e da qui nella camera 18 per poi uscire dall'ugello 7. In the first case, the flow of plastic material being processed reaches each throat 25 through a connecting duct 22, is diverted into the lateral siphon-like passages 28 in the channels 21 and from there it passes into the chamber 18 and then exits the nozzle 7; in the second case, the flow of plastic material being processed divides laterally from each groove 25 into the two lateral passages 28 to flow into the channel 21, and from there into the chamber 18 and then exit from the nozzle 7.

Nella variante delle figure 11-14, similarmente a quanto mostrato nelle figure 4-5, la porzione funzionale 9 presenta gole 25 formate sulla superficie 26 radialmente esterna della parete laterale 19 e comunicanti con rispettivi condotti di raccordo 22; ciascuna gola 25 è provvista, su una propria superficie di fondo 27, di una coppia di canali 21 affiancati. In the variant of figures 11-14, similarly to what is shown in figures 4-5, the functional portion 9 has grooves 25 formed on the radially external surface 26 of the side wall 19 and communicating with respective connecting ducts 22; each groove 25 is provided, on its own bottom surface 27, with a pair of side-by-side channels 21.

In questa variante, nella camera 18 è disposto un elemento distributore 30, che si protende dal setto 20 lungo l'asse A verso l'ugello 7 e suddivide la camera 18 in una pluralità di condotti di uscita 31 longitudinali, sostanzialmente paralleli tra loro e all'asse A e circonferenzialmente spaziati attorno all'asse A. In this variant, a distributor element 30 is arranged in the chamber 18, which extends from the septum 20 along the axis A towards the nozzle 7 and divides the chamber 18 into a plurality of longitudinal outlet ducts 31, substantially parallel to each other and to axis A and circumferentially spaced around axis A.

L'elemento distributore 30 presenta una spina 32 centrale disposta lungo l'asse A e una pluralità di bracci 33 radiali che si protendono a raggiera dalla spina 32 per collegarsi ad una superficie radialmente interna della parete laterale 19 e che separano i condotti di uscita 31 uno dall'altro. Ciascun braccio 33 è disposto tra i due canali 21 di una gola 25. La spina 32 termina, ad una estremità opposta al setto 20, con una porzione 34 rastremata, opzionalmente appuntita, rivolta verso l'ugello 7 e avente la funzione di trasmettere calore per conduzione fino in prossimità dell'ugello 7, mantenendo calda la materia plastica in lavorazione. The distributor element 30 has a central pin 32 arranged along the axis A and a plurality of radial arms 33 which radiate out from the pin 32 to connect to a radially internal surface of the side wall 19 and which separate the outlet ducts 31 one from the other. Each arm 33 is arranged between the two channels 21 of a groove 25. The pin 32 terminates, at one end opposite the septum 20, with a tapered portion 34, optionally pointed, facing towards the nozzle 7 and having the function of transmitting heat by conduction up to the vicinity of the nozzle 7, keeping the plastic material being processed hot.

I condotti di uscita 31 sono delimitati da pareti arrotondate e prive di spigoli vivi e terminano, in prossimità dell'ugello 7, con rispettive aperture terminali 35 portate dalla porzione 34; ciascun condotto di uscita 31 è collegato a due canali 21 che sono a loro volta collegati a due gole 25 diverse; in altri termini, i canali 21 posti sul fondo di ciascuna gola 25 sono collegati con condotti di uscita 31 diversi . The outlet ducts 31 are delimited by rounded walls without sharp edges and terminate, near the nozzle 7, with respective terminal openings 35 carried by the portion 34; each outlet duct 31 is connected to two channels 21 which are in turn connected to two different grooves 25; in other words, the channels 21 located on the bottom of each groove 25 are connected with different outlet conduits 31.

In questa variante, il flusso di materia plastica in lavorazione, dopo essere transitato nel condotto di ingresso 17, nei condotti di raccordo 22 e in ciascuna gola 25, si suddivide da ciascuna gola 25 in due canali 21 e quindi in rispettivi condotti di uscita 31; ciascun condotto di uscita 31 riceve materia plastica da due gole 25 diverse; la materia plastica percorre quindi ciascun condotto di uscita 31 fino alle aperture terminali 35 e all'ugello 7. In this variant, the flow of plastic material being processed, after passing through the inlet duct 17, into the connecting ducts 22 and into each groove 25, is divided from each groove 25 into two channels 21 and then into respective outlet ducts 31 ; each outlet duct 31 receives plastic material from two different grooves 25; the plastic material then passes through each outlet duct 31 up to the terminal openings 35 and the nozzle 7.

Resta infine inteso che al dispositivo qui descritto ed illustrato possono essere apportate ulteriori modifiche e varianti che non escono dall'ambito delle annesse rivendicazioni. Finally, it is understood that further modifications and variations may be made to the device described and illustrated here, which do not depart from the scope of the appended claims.

In particolare, è chiaro che le disposizioni e configurazioni di canali 21, gole 25, condotti di raccordo 22, passaggi laterali 28, condotti di uscita 31, eccetera, mostrate a titolo esemplificativo in precedenza possono essere combinate tra loro e anche essere ulteriormente modificate, per esempio variando numero e/o forma e/o modo di collegamento dei canali 21, delle gole 25, dei condotti di raccordo 22, dei passaggi laterali 28, dei condotti di uscita 31, eccetera. In particular, it is clear that the arrangements and configurations of channels 21, grooves 25, connecting ducts 22, side passages 28, outlet ducts 31, etc., shown by way of example above, can be combined with each other and also be further modified, for example by varying the number and / or shape and / or way of connecting the channels 21, the grooves 25, the connecting ducts 22, the side passages 28, the outlet ducts 31, etc.

Claims

1. Static filter-homogenizer device (1) for processing plastics, comprising: a central chamber (18) which extends along an axis (A) and is delimited by a side wall (19); an inlet duct (17), substantially aligned with the chamber (18) along the axis (A) and separated from the chamber by a transverse partition (20); a plurality of substantially radial channels (21), arranged circumferentially around the axis (A) and formed passing through the side wall (19) and communicating with the inlet duct (17) through respective connecting ducts (22) formed through the septum (20).

Device according to claim 1, characterized in that the channels (21) are connected to respective grooves (25) formed on a radially external surface (26) of the side wall (19) and arranged circumferentially around the axis (A) and into which respective connecting ducts (22) lead.

Device according to claim 2, characterized in that each groove (25) is connected to one or more channels (21) formed on a bottom of the groove (25).

Device according to claim 2 or 3, characterized in that the channels (21) are arranged laterally with respect to the grooves (25) and are connected to the grooves (25) by means of lateral passages (28).

5. Device according to claim 4, characterized in that each channel (21) is connected to one or more grooves (25) through lateral passages (28).

6. Device according to claim 4 or 5, characterized in that the side passages (28) are siphon passages.

Device according to one of claims 2 to 6, characterized in that the grooves (25) and the channels (21) extend longitudinally substantially parallel to the axis (A).

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting ducts (22) radiate radially from one end of the inlet duct (17) provided with the septum (20).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting ducts (22) extend obliquely with respect to the axis (A).

10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a hollow body (2), provided with an internal cavity (4), and a mixing element (3), removable coupled to the hollow body (2) and provided with the wall side (19) which delimits the central chamber (18), the side wall (19) being inserted into the cavity (4) of the hollow body (2).

11. Device according to claim 10, characterized in that the hollow body (2) and the mixing element (3) consist of respective monolithic bodies.

12. Device according to one of the preceding claims, characterized in that it is provided with coupling members (13, 14) to an outlet of a machine for processing a flow of plastic material, in such a way as to be substituted for a machine endowment nozzle .

13. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a distributor element (30) is arranged in the chamber (18), which divides the chamber (18) into a plurality of longitudinal outlet ducts (31), circumferentially spaced around the axis (A) and connected to channels (21).

14. Device according to claim 13, characterized in that the distributor element (30) has a plurality of radial arms (33) arranged in a radial pattern around the axis (A) and which separate the outlet ducts (31) one from the other.

15. Device according to claim 13 or 14, characterized in that the distributor element (30) has a central pin (32) which extends from the septum (20) along the axis A and ends, at an end opposite the septum (20), with a tapered portion (34) facing an outlet nozzle (7) of the device.