ITMI20071444A1

ITMI20071444A1 - Apparecchiatura per il dosaggio e la miscelazione delle polveri solide in processi tecnologici di trasformazione delle materie plastiche.

Info

Publication number: ITMI20071444A1
Application number: IT001444A
Authority: IT
Inventors: Loris Massarotto
Original assignee: Oms Impianti Spa
Priority date: 2007-07-18
Filing date: 2007-07-18
Publication date: 2009-01-19
Also published as: ATE482761T1; US20090022007A1; EP2016995A1; US8167479B2; DE602008002790D1; EP2016995B1

Description

DE S C R I Z IO N E

Il presente trovato si riferisce ad un'apparecchiatura per il dosaggio e la miscelazione di polveri solide in processi tecnologici di trasformazione delle materie plastiche.

Come è noto, in vari processi tecnologici di trasformazione delle materie plastiche vengono utilizzate delle polveri solide, comunemente denominate cariche minerali, che debbono essere miscelate ai componenti per l'ottenimento del prodotto finale.

L'utilizzazione delle polveri solide, tipicamente, viene effettuata per conferire al manufatto finale in produzione, migliori caratteristiche fisiche e meccaniche e, in altri casi, le polveri solide hanno unicamente la funzione di prodotto inerte per ridurre il costo del manufatto finale e per poter riciclare, tramite un processo di riciclo meccanico, scarti di materia plastica.

L'applicazione di polveri solide viene comunemente utilizzata nei processi in continuo o discontinuo, anche nella produzione dei poliuretanici espansi, in cui vengono introdotte polveri solide costituite sia da cariche minerali sia da scarti di produzione finemente polverizzati.

Tipicamente le polveri solide debbono essere dosate e premiscelate con un primo liquido di processo che, normalmente è il poliolo, cosiddetto liquido reagente, e tale miscelazione viene realizzata utilizzando un serbatoio di miscelazione, in gergo tecnico "batch System" o con l'impiego di un miscelatore dinamico direttamente in linea, con una tecnica che si chiama comunemente "in line System".

La miscela che si forma, in entrambi i sistemi, viene convogliata all'aspirazione di un pompa di dosaggio la cui linea confluisce nella testa di miscelazione, ove è presente la linea dell'altro liquido reagente per la formazione del polimero di poliuretano e più precisamente 1'isocianato.

Le teste di miscelazione che vengono utilizzate possono essere a bassa o ad alta pressione.

I sistemi di dosaggio delle polveri solide attualmente utilizzate hanno notevoli problemi per quanto concerne la precisione del dosaggio che, essendo tipicamente realizzata con un sistema a singola o a doppia vite, genera inevitabilmente delle variazioni di dosatura, in quanto le polveri sono comprimibili e tale errore diventa considerevolmente maggiore nel caso in cui la polvere debba essere immessa in un circuito a pressione.

In soluzioni anteriori, ad esempio illustrate nei brevetti US 5152 943, US 5547 276 e US 5332309, vengono predisposte delle apparecchiature che utilizzano delle viti di dosaggio a compressione in modo da dosare le polveri solide nel liquido con un certo valore di pressione.

Come è noto, in queste forme di realizzazione, una variazione di densità della polvere solida comporta un'anomalia nel dosaggio per cui viene utilizzato un sistema di retroazione del segnale relativo alla pressione sviluppata nella camera del premiscelatore, che aumenta o diminuisce la velocità di rotazione della vite di dosaggio comparandola ad un valore di pressione impostato, modificando quindi il grado di compressione polvere solida per mantenere costante il dosaggio nel tempo.

È evidente che il mantenimento del dosaggio delle polveri solide ad un valore costante incontra considerevoli difficoltà derivanti dalla lentezza di risposta nel sistema e dal fatto che, nelle soluzioni della tecnica nota, la variazione di pressione in pratica viene direttamente demandata alla variazione di velocità di rotazione della vite, con le inevitabili imprecisioni connesse.

Il compito che si propone il trovato è appunto quello di risolvere i problemi sopra esposti, realizzando un'apparecchiatura per il dosaggio e la miscelazione di polveri solide in processi tecnologici di trasformazione delle materie plastiche che dia la possibilità di migliorare considerevolmente il grado di accuratezza e di ripetitività di dosaggio delle polveri solide immesse in circuito a regime di pressione anche superiore ai 3 bar.

Nell'ambito del compito sopra esposto, uno scopo particolare del trovato è quello di realizzare un'apparecchiatura che consenta di realizzare un dosaggio in continuo pur utilizzando degli elementi a funzionamento discontinuo che vengono coordinati in modo tale da ottenere un dosaggio continuo.

Ancora uno scopo del presente trovato è quello di realizzare un'apparecchiatura per il dosaggio e la miscelazione di polveri solide in processi tecnologici di trasformazione delle materie plastiche che, per le sue peculiari caratteristiche realizzative, sia in grado di dare le più ampie garanzie di affidabilità e sicurezza nell'uso, anche con differenti tipi di polveri-solide.

Non ultimo scopo del presente trovato è quello di realizzare un'apparecchiatura per il dosaggio e la miscelazione di polveri solide in processi tecnologici di trasformazione delle materie plastiche che risulti facilmente ottenibile partendo da elementi e materiali di comune reperibilità in commercio, e che, inoltre, sia competitiva da un punto di vista puramente economico.

Il compito sopra esposto, nonché gli scopi accennati ed altri che meglio appariranno in seguito, vengono raggiunti da un'apparecchiatura per il dosaggio e la miscelazione di polveri solide in processi tecnologici di trasformazione delle materie plastiche, secondo il trovato, comprendente un gruppo di dosatura delle polveri solide da miscelare con un primo liquido di processo prima della miscelazione con un ulteriore liquido di processo, caratterizzata dal fatto che detto gruppo di dosatura comprende almeno un cilindro oleodinamico per l'immissione delle polveri ad una pressione predeterminata correlata alla pressione di detto primo liquido di processo mantenuto ad una pressione controllata e costante.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, di un'apparecchiatura per il dosaggio e la miscelazione di polveri solide in processi tecnologici di trasformazione delle materie plastiche, illustrata a titolo indicativo e non limitativo con l'ausilio dell'unito disegno in cui l'unica figura rappresenta uno schema di funzionamento dell'apparecchiatura, secondo il trovato.

Con riferimento all'unica figura, l'apparecchiatura per il dosaggio e la miscelazione di polveri solide in processi tecnologici di trasformazione delle materie plastiche, che viene indicata nella sua globalità con il numero di riferimento 1, comprende un gruppo di dosatura 2 delle polveri solide da miscelare con un primo liquido di processo che presenta un suo circuito di alimentazione che verrà dettagliatamente descritto in seguito.

Il gruppo di dosatura comprende un primo ed un secondo cilindro oleodinamico 10a e 10b, ciascuno dei quali è connesso ad una vite gravimetrica o volumetrica 11 per l'immissione delle polveri solide all'interno del cilindro.

Tra le viti gravimetriche e volumetriche 11 ed i cilindri 10a e 10b risultano interposte valvole servo comandate 12a e 12b che consentono o non consentono l'ingresso delle polveri solide nei cilindri.

Vantaggiosamente i due cilindri operano in due stati di lavoro tra loro distinti e precisamente quando il primo cilindro IOa è in fase di compressione o di dosaggio, il secondo cilindro 10b è in fase di alimentazione delle polveri.

In corrispondenza dei cilindri sono previsti, rispettivamente, un primo ed un secondo trasduttore lineare 13a e 13b di rilevamento della corsa dei pistoni 14a e 14b.

Risulta poi prevista una fotocellula 15 di controllo del carico massimo delle polveri nei cilindri 10a e 10b.

La movimentazione dei cilindri di dosaggio avviene tramite una centralina oleodinamica 16 che provvede alla gestione del funzionamento .

Le polveri solide fuoriuscenti dai cilindri 10a e 10b vengono immesse in un miscelatore dinamico 20 mediante l’interposizione di valvole di controllo 21a e 21b di connessione al rispettivo cilindro.

L'azionamento delle valvole di controllo 21a e 21b è demandato ad un unità centrale di controllo 22.

Il circuito di alimentazione del primo liquido di processo che, nel caso di realizzazione di poliuretani, è tipicamente costituito da poliolo ed eventuali altri liquidi, prevede una pompa 30 di tipo volumetrico che sfocia nel miscelatore dinamico 20 ed è connessa ad un circuito di riciclo 31 sul quale è posto un regolatore di pressione servo comandato 32 ed un dispositivo elettronico di controllo 33 che consente l'impostazione di un certo valore di pressione, normalmente compreso tra i 3 e i 10 bar e che, in funzione del valore di pressione del liquido, rilevato dal trasduttore 34 connesso al miscelatore dinamico 20 agisce sul regolatore di pressione 32 mantenendo costante nel tempo il valore di pressione impostato .

La pompa 30 ha preferibilmente una capacità di portata superiore alla pompa 40 di dosaggio finale, in cui viene immesso il prodotto fuoriuscente dal miscelatore dinamico e, vantaggiosamente, il rapporto di portate è compreso tra 1,5 e 2, e il regime di regolazione della pressione può essere compreso tra 3 e 10 bar.

A seguito della regolazione della pressione di ricircolo del primo liquido di processo, la sequenza operativa prevede una fase preliminare di compressione delle polveri solide ad un valore pari al valore di pressione del liquido registrato sul trasduttore di pressione 34.

Nel dettaglio viene messa in funzione la vite gravimetrica o volumetrica e vengono aperte selettivamente le valvole 12a e 12b di immissione nei cilindri di dosaggio 10a e 10b.

Le valvole di immissione 21a e 21b delle polveri solide al miscelatore dinamico sono chiuse.

La fotocellula 15 stabilisce l'avvenuto carico massimo e, in contemporanea, il fermo della vite gravimetrica o volumetrica con commutazione delle valvole di immissione 21a e 21b in posizione di chiusura .

La fase di compressione delle polvere solide avviene tramite il movimento dei pistoni 14a e 14b previsti nei cilindri di dosaggio IOa e 10b che vengono azionati dalla centralina idraulica 16 ed il valore di compressione, pari al valore di pressione impostato sul liquido, è determinato agendo su un regolatore di pressione ad olio, controllato automaticamente, che è posto nella centralina 16.

I pistoni 14a e 14b dei cilindri di dosaggio dispongono di uno strato di materiale composito, nella parte a contatto con le polveri solide, in modo da consentire, durante la fase di compressione, l'evacuazione dell'aria presente nelle polveri solide e la relativa fuoriuscita dai cilindri, tramite appositi canali, che sono normalmente previsti nelle valvole di immissione 12a e 12b.

Terminata la fase di compressione l'unità centrale 22 rileva, per mezzo dei trasduttori lineari 13a e 13b il volume occupato dalle polveri solide compresse e, in funzione delle quantità caricate, viene calcolata la densità che consentirà, in ultima analisi, di controllare il corretto ed impostato dosaggio di polveri solide nel tempo.

La quantità e la relativa portata di dosaggio delle polveri solide viene impostata nell'unità centrale che controlla e gestisce il funzionamento della centralina idraulica 16 in funzione della portata richiesta per le polveri solide.

Nella dinamica di funzionamento, uno dei cilindri di dosaggio 10a o 10b, inizierà l'immissione delle polveri solide nel miscelatore dinamico con l'apertura, in contemporanea, della relativa valvola di immissione 21a o 21b, mentre l'altro cilindro 10b rimarrà in attesa fino a che il primo cilindro abbia terminato la sua corsa.

La corsa relativa dei pistoni nei cilindri viene controllata dai trasduttori lineari di posizione, e, grazie ad un segnale di retroazione alla centralina idraulica, la velocità degli stessi è mantenuta controllata, assicurando una portata costante nel tempo delle polveri-solide.

Terminata la corsa di un cilindro, la valvola di immissione si chiuderà e nel medesimo istante si aprirà l'altra valvola di immissione con conseguente inizio di movimentazione per l'altro cilindro .

Mentre un cilindro è in fase di dosaggio, l'altro cilindro eseguirà nuovamente tutte le fasi precedentemente descritte e in particolare l'alimentazione ed il carico, la compressione e l'attesa per il dosaggio delle polveri solide.

L'utilizzazione di due cilindri ad azionamento oleodinamico consente di avere un funzionamento continuo con un preciso dosaggio delle polveri solide che sono adeguatamente precompresse.

L'eventuale aumento della viscosità della miscela solidaliquida in formazione, correlata alla quantità di solido immessa e la viscosità iniziale del liquido, non pregiudica il valore di pressione rilevato sul miscelatore dinamico 20, in quanto il valore di pressione preimpostato in precedenza viene mantenuto costante dall'apposito regolatore 32 che è posizionato sul circuito di ricircolo del liquido.

Il mantenimento del valore di pressione, registrato sul miscelatore dinamico, garantisce una densità costante e conseguentemente un dosaggio delle polveri solide che rimane preciso e costante nel tempo.

Da quanto sopra illustrato si vede quindi come il trovato raggiunga gli scopi proposti ed in particolare si sottolinea il fatto che l'utilizzare per eseguire la dosatura e la compressione delle polveri solide dei cilindri oleodinamici consente di regolare con precisione la pressione con conseguente possibilità di avere un preciso e costante dosaggio delle polveri solide anche con pressione superiore ai 3 bar.

Il trovato così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo.

Inoltre tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.

In pratica i materiali impiegati, purché compatibili con l'uso specifico, nonché le dimensioni e le forme contingenti potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze.

Claims

R IV E N D IC A Z IO N I 1. Apparecchiatura per il dosaggio e la miscelazione di polveri solide in processi tecnologici di trasformazione delle materie plastiche comprendente un gruppo di dosatura delle polveri solide da miscelare con un primo liquido di processo prima della miscelazione con un ulteriore liquido di processo, caratterizzata dal fatto che detto gruppo di dosatura comprende almeno un cilindro oleodinamico per l'immissione delle polveri ad una pressione predeterminata correlata alla pressione di detto primo liquido di processo mantenuto ad una pressione controllata.
2. Apparecchiatura, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che detto gruppo di dosatura delle polveri solide comprende un primo ed un secondo cilindro oleodinamico rispettivamente connessi ad una vite gravimetrica o volumetrica per l'immissione delle polveri solide all'interno del cilindro.
3. Apparecchiatura, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere, tra ciascuna vite gravimetrica o volumetrica ed il rispettivo cilindro, una valvola servo comandata per il controllo dell'immissione delle polveri solide nel rispettivo cilindro.
4. Apparecchiatura, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto primo e detto secondo cilindro operano in due stadi di lavoro tra loro distinti.
5. Apparecchiatura, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere un primo ed un secondo trasduttore lineare rispettivamente connessi a detto primo e a detto secondo cilindro.
6. Apparecchiatura, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere una fotocellula di controllo del carico massimo di dette polveri solide in detti cilindri .
7. Apparecchiatura, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere un miscelatore dinamico posto a valle di detti cilindri con l'interposizione di rispettive valvole di controllo.
8. Apparecchiatura, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere un'unità centrale di controllo agente su dette valvole di controllo.
9. Apparecchiatura, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere un circuito di alimentazione di detto primo liquido di processo presentante una pompa sfociante in detto miscelatore dinamico e connessa ad un circuito di riciclo su cui è posto un regolatore di pressione servo comandato ed un dispositivo elettronico di controllo per l'impostazione di un valore predeterminato di pressione, essendo inoltre previsto un trasduttore di pressione connesso a detto miscelatore dinamico ed agente su detto regolatore di pressione.
10. Apparecchiatura, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere, all'uscita di detto miscelatore dinamico, una pompa di dosaggio finale, detta pompa di detto circuito di alimentazione di detto primo liquido di processo presentando una portata maggiore rispetto a detta pompa di dosaggio finale .
11. Apparecchiatura, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta pompa di detto circuito di alimentazione di detto primo liquido di processo presenta una portata tra 1,5 e 2 volte rispetto alla portata di detta pompa di dosaggio finale.
12. Apparecchiatura, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il valore di pressione a cui vengono compresse dette polveri solide è sostanzialmente pari al valore di pressione di detto circuito di detto primo liquido di processo .
13. Apparecchiatura, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che i pistoni di detti cilindri di dosaggio presentano uno strato di materiale composito, almeno nella porzione a contatto con dette polveri solide, per l'evacuazione dell'aria presente tra dette polveri solide.
14. Apparecchiatura, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che mentre uno di detti cilindri è in fase di dosaggio, l'altro di detti cilindri è in fase di alimentazione, carico e compressione di dette polveri-solide.
15. Apparecchiatura, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il dosaggio delle polverisolide a pressione costante è atto a consentire una densità e portata delle stesse sostanzialmente costante nel tempo.