Пристрій для обробляння пластичних матеріалів

Реферат: Винахід стосується пристрою для попереднього обробляння та подальшого транспортування або пластифікації пластичних матеріалів, який містить бункер (1) зі змішувальним та/або подрібнювальним засобом (3), що обертається навколо осі (10) обертання, у якому у бічній стінці (9) виконаний отвір (8), крізь який може виводитися пластичний матеріал, а конвеєр (5) має принаймні шнек (6), що обертається у корпусі (16). Винахід відрізняється тим, що уявне продовження подовжньої осі (15) конвеєра (5) у напрямку, протилежному напрямку (17) подання конвеєра, проходить повз вісь (10) обертання, а на стороні вихідного отвору існує відстань (18) зсуву між подовжньою віссю (15) та радіусом (11), паралельним подовжній осі (15), і що шнек (6) або найближчий до приймального отвору (80) шнек (6) обертається за годинниковою стрілкою, якщо дивитися від вихідної точки шнека (6) у напрямку кінця або вивантажувального отвору конвеєра (5). UA 109964 C2 (12) UA 109964 C2 UA 109964 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Цей винахід стосується пристрою згідно з обмежувальною частиною п. 1 формули. Відомі численні подібні пристрої різних конструкцій, які містять приймач або різальний компактор для подрібнення, нагрівання, розм'якшення та обробляння пластичного матеріалу, що перероблюється, а також приєднаний до нього конвеєр або екструдер для розплавлення підготовленого таким чином матеріалу. Мета полягає в одержанні кінцевого продукту якомога високої якості, здебільшого у вигляді гранул. Наприклад, в EP 123 771 або EP 303 929 описані пристрої з приймачем та приєднаним до нього екструдером, де завантажений до приймача пластичний матеріал подрібнюється шляхом обертання подрібнювальних та змішувальних засобів та робиться текучим і одночасно розігрівається за рахунок енергії, що прикладається. У такий спосіб утворюється суміш, досить однорідна за термічними характеристиками. Ця суміш після належного часу перебування виводиться з приймача у шнековий екструдер і транспортується і у цьому процесі пластифікується або розплавляється. У такій схемі шнековий екструдер розташований приблизно на одному рівні з подрібнювальними засобами. Розм'якшені пластичні частки активно вводяться або набиваються у екструдер змішувальними засобами. Багато таких конструкцій, відомих протягом великого часу, на жаль, не забезпечують одержання на виході шнека належної якості оброблених пластичних матеріалів та/або достатньої продуктивності шнека. Для якості кінцевого продукту вирішальними є, по-перше, якість обробленого або розм'якшеного полімерного матеріалу, що надходить до конвеєра або екструдера з різального компактора, а також стан речей на вході та при пересуванні або, де вона є, при екструзії матеріалу. Суттєвими факторами при цьому є довжина окремих ділянок або зон шнека і також його параметри, такі як товщина, глибина витків тощо. У випадку цієї комбінації різальний компактор/конвеєр, відповідно, є свої особливості, оскільки матеріал, що потрапляє до конвеєра, не вводиться безпосередньо без обробляння та охолодження, а навпаки вводиться вже обробленим у різальному компакторі, тобто нагрітим, розм'якшеним та/або частково кристалізованим і таке інше. Це є також один з вирішальних факторів для введення і якості матеріалу. Ці дві системи – різальний компактор та конвеєр – впливають одна на одну, і результат введення та подальшого транспортування матеріалу і ущільнення, де потрібно, у великому ступені залежить від попереднього обробляння та консистенції матеріалу, що надходить. Однією з важливих зон, відповідно, є перехід від різального компактора до конвеєра, тобто зона, у якій гомогенізований попередньо оброблений матеріал переходить з різального компактора до конвеєра або екструдера. З іншого боку, тут існує суто механічна проблема, яка вимагає з'єднання між собою двох різних пристроїв. Більш того, у цій перехідній зоні виникають труднощі з самим полімерним матеріалом також, оскільки він перебуває у цій точці у сильно розм'якшеному стані, близькому до плавлення, але йому не дають розплавитися. Якщо температура надто низька, має місце падіння продуктивності та якості, а за надто високої температури, якщо відбувається небажане розплавлення у деяких місцях, надходження матеріалу блокується. Більш того, утруднюється точне вимірювання і дозування у конвеєрі, оскільки система є замкненою і не має прямого доступу до завантаження; замість цього, матеріал подається з різального компактора, і на нього неможливо чинити пряму дію, наприклад, за допомогою гравіметричного вимірювального пристрою. Отже, дуже важливо при проектуванні цієї перехідної зони брати до уваги не лише механічні аспекти, іншими словами, враховуючи властивості полімеру, але водночас треба враховувати економічність усього виробництва, тобто забезпечувати високу продуктивність та достатню якість. Умови, яких треба додержуватися, у деяких випадках суперечать одні одним. Спільною рисою відомих систем є те, що напрямок подання або обертання змішувальних та подрібнювальних засобів, а відтак напрямок, у якому частки матеріалу циркулюють у бункері, і напрямок подання конвеєра або екструдера є по суті однакові. Таке вирішення прийнято навмисне, щоб подавати на шнек максимальну кількість матеріалу, або примусово завантажувати шнек. Така концепція подавання часток у шнек конвеєра або шнек екструдера у напрямку ходу шнека також цілком очевидна й перекликається з відомою думкою фахівців, бо це означає, що частки не повинні змінювати напрямок руху й тому немає потреби додавати зусиль для зміни їх напрямку. У цих та пізніших розробках метою було максимізувати заповнення шнека та підсилити цей ефект заповнювання. Наприклад, робилися спроби подовжити вхідну зону екструдера у вигляді конуса або надати подрібнювальним засобам форму серпа, щоб вони на зразок кельми накладали розм'якшений матеріал на шнек. Зсув екструдера на приймальному боці з радіального у тангенціальне положення відносно 1 UA 109964 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 контейнера ще підсилив уштовхувальну дію та збільшив зусилля, з яким пластичний матеріал від обертального засобу подавався або набивався у екструдер. Системи такого типу в принципі працездатні і працюють задовільно, хоча і з проблемами. Наприклад, з матеріалами з низькою енергомісткістю, як ПЕТ волокна або ПЕТ плівки, або матеріалами, які при низьких температурах стають липкими або розм'якшуються, як полімолочна кислота (PLA), багаторазово спостерігалося, що коли їх примусово уштовхують під тиском до приймальної зони екструдера, це спричинює передчасне розплавлення матеріалу одразу після або у самій приймальній зоні екструдера. Це, по-перше, знижує транспортувальну дію шнека, а по-друге, зазначений розплавлений матеріал може затікати назад, до різального компактора або приймача, внаслідок чого до нього будуть прилипати ще не розплавлені пластівці, а сам розплавлений матеріал, у свою чергу, буде охолоджуватися и певної мірою твердіти, створюючи грудки з частково затверділим розплавом і твердими частками пластичного матеріалу. Це спричинить забивання приймальної зони та застигання змішувальних та подрібнювальних засобів. Подальшим наслідком є зниження продуктивності екструдера, бо шнек не буде заповнюватися належним чином. Можливе також припинення руху змішувальних та подрібнювальних засобів. У таких випадках система повинна бути вимкнена та ретельно вичищена. Ще можуть виникати проблеми з полімерними матеріалами, які у різальному компакторі нагрілися майже до точки плавлення. У разі переповнення приймальної зони такі матеріали розплавляться, що заважатиме надходженню до конвеєра. Також мають місце проблеми з волоконними матеріалами, які є здебільшого орієнтовані й лінійні і мають певну кількість подовжніх видовжень й малу товщину або жорсткість, наприклад, пластикова плівка, порізана на смужки. Головна причина полягає в тому, що довгастий матеріал застряє на виході приймального отвору шнека, коли один його кінець лишається у бункері, а другий заходить до приймальної зони. Оскільки змішувальні засоби та шнек рухаються в одному напрямку, або в одному напрямку діють складова напрямку транспортування і складова напрямку тиску на матеріал, обидва кінці смужки піддаються розтягуванню та стисканню в одному напрямку, через що смужка не може вивільнитися. Це призводить до накопичення матеріалу в цій зоні, звуження просвіту вхідного отвору та зменшення ефективності завантаження, а відтак падінню продуктивності. Підвищений тиск подання у цій зоні може, більш того, спричинити розплавлення з наслідками, описаними вище. До сумісно обертальних компакторів цього типу приєднуються різноманітні екструдери, й одержані результати у принципі цілком прийнятні та задовільні. Однак заявник провів значні дослідження з метою подальшого удосконалення системи у цілому. Отже, в основу винаходу покладене завдання подолати описані недоліки та вдосконалити пристрій описаного у вступі типу таким чином, щоб створити умови для безпроблемного захоплення шнеком звичайних матеріалів, а також таких матеріалів, що є чутливими або смугастими, й забезпечити обробляння цих матеріалів з високою якістю, високою продуктивністю, зберігаючи час та енергію і зводячи до мінімуму потрібний простір. Вирішення цього завдання досягається ознаками відмітної частини п. 1 формули у пристрої типу, згаданого у вступі. Перш умовою тут є те, що удаване продовження центральної подовжньої осі конвеєра, зокрема, екструдера, якщо він має лише один шнек, або подовжньої осі шнека, найближчого до приймального отвору, якщо конвеєр має більше одного шнека, у напрямку, протилежному напрямку подання конвеєра, проходить повз вісь обертання, не перетинаючи її, причому на стороні вихідного отвору існує відстань зсуву між подовжньою віссю конвеєра, якщо він має лише один шнек, або подовжньою віссю шнека, найближчого до приймального отвору, та радіусом бункера і проходить паралельно до подовжньої осі й відходить від осі обертання змішувальних та/або подрібнювальних засобів у напрямку подання конвеєра. Напрямок подання змішувальних засобів та напрямок подання конвеєра більше не співпадають, як у відомих пристроях, а є, принаймні у невеликому ступені, протилежними, і ефект уштовхування, згаданий у вступі, таким чином знижується. Навмисна зміна напрямку обертання змішувальних та подрібнювальних засобів на протилежний, у порівнянні з відомими пристроями, знижує тиск подання у приймальній зоні і ризик переповнення знижується. У цей спосіб надлишок матеріалу не уштовхується або накладається з підвищеним тиском до приймальної зони конвеєра, але замість того, навпаки, має місце тенденція видалення надлишку матеріалу з цієї зони так, що, хоча у приймальній зоні завжди присутня достатня кількість матеріалу, додатковий тиск, що прикладається, є малим або майже нульовим. Цей метод може забезпечити належне заповнення шнека і постійне подання достатньої кількості матеріалу шнеком без будь-якого переповнення і, як наслідок, локальних піків, при яких 2 UA 109964 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 матеріал може розплавлятися. Таким чином, можна уникнути розплавлення матеріалу у приймальній зоні, підвищити ефективність виробництва, подовшити період між обслуговуваннями та скоротити час простоїв внаслідок ремонту і чистки. Завдяки зниженому тиску подання рухомі елементи, за допомогою яких можна відомим чином регулювати ступінь заповнення шнека, стають значно більш чутливими, і ступінь заповнення шнека можна регулювати навіть з більшою точністю. Це полегшує знаходження ідеальної точки, відносно якої регулюється система, зокрема, при роботі з відносно важкими матеріалами, наприклад, при перемеленні поліетилену високої щільності (HDPE) або ПЕТ. Більш того, несподівано та сприятливо встановлено, що при роботі у протилежних напрямках згідно з винаходом поліпшується надходження матеріалів, які вже розм'якшилися майже до точки плавлення. Зокрема, якщо матеріал вже перебуває у тістоподібному або розм'якшеному стані, шнек відсікає такий матеріал від тістоподібного кільця біля стінки бункера. У разі обертального руху в напрямку подання шнека це кільце, навпаки, виштовхувалося б уперед, а видалення його зовнішнього шару шнеком було б неможливе, що утруднювало б надходження матеріалу. Завдяки зміні напрямку обертання на протилежний згідно з винаходом, цьому можна запобігти. Далі, легше вирішується проблема затримання або накопичення при оброблянні описаних вище матеріалів у вигляді смужок або волокон, або її взагалі можна уникнути, оскільки на краю отвору, що знаходиться у напрямку обертання змішувальних засобів з вихідного боку або далі по ходу, вектор напрямку змішувальних пристроїв та вектор напрямку точки конвеєра є майже протилежні, або принаймні у малому ступені протилежні, і тому довгаста смужка не може закрутитися і застряти на зазначеній кромці, а замість цього знов уноситься змішувальною вирвою у приймач. Загальний ефект конструкції згідно з винаходом полягає у підвищенні ефективності подання й значному зростанні продуктивності. Тим самим підвищується стабільність та ефективність роботи всієї системи, що складається з різального компактора та конвеєра. З цим тісно пов'язана й рівною мірою відповідальна за надходження конструкція, а особливо характер руху шнека, зокрема, у приймальній зоні, де матеріал з різального компактора має переходити до шнека. У цьому зв'язку заявником несподівано встановлено, що ефективність приймання можна ще підвищити шляхом зміни напрямку обертання шнека конвеєра на протилежний. У цьому сенсі, шнек, або найближчий до приймального отвору шнек, обертається за годинниковою стрілкою, якщо дивитися від вихідної точки, зазвичай близької до бункера і до приймальної зони, а, коли доцільно, біля кінця, у напрямку двигуна шнека, або від приймального отвору у напрямку кінця або вихідного отвору конвеєра. У такому разі витки шнека рухаються угору, якщо дивитися крізь отвір від різального компактора або бункера. У системах бункерекструдер з обертанням в один бік і уштовхуванням, тобто у системах, де змішувальні засоби обертаються по суті в бік подання екструдера, шнеки досі оберталися виключно проти годинникової стрілки або, якщо дивитися крізь отвір, униз. Отже, запропоновано наступне: специфічна конструкція системи різальний компактор/екструдер, яка містить особливої конструкції різальний компактор з певним напрямком обертання засобів, з тим, щоб ефективно, але неагресивно подавати на конвеєр попередньо оброблений гомогенізований, розм'якшений матеріал у чутливому стані, близькому до інтервалу топлення, а також особливої конструкції конвеєр із шнеком, що обертається вгору, що забезпечує виключно надійне надходження матеріалу, особливо у сполученні з таким різальним компактором. Одержаний таким чином розподіл сил у приймальній зоні такого типу досі ніколи не здійснювався. По-перше, засоби подають матеріал до отвору, але не уштовхують його до отвору під тиском. У цьому місці матеріал підхоплюється шнеком знизу й водночас рухається угору, а відтак його приймання відбувається у верхній частині зони приймального отвору. Це дозволяє уникнути локальних піків тиску або перевантажень. Ця конструкція виявилася особливо успішною для продуктів, що підлягають перемеленню, бо вони взагалі мають дуже зручні властивості текучості у твердому стані. У відомих пристроях з традиційним напрямком обертання шнека матеріал завантажується на шнек виключно під дією сили тяжіння за мінімальної участі змішувальних засобів. Це утруднює надання енергії матеріалу, оскільки часто виникає потреба серйозно зменшити висоту зовнішніх засобів або й взагалі обійтися без них. У свою чергу, це знижує ефективність розтоплення на шнеку, бо матеріал недостатньо нагрівся у різальному компактор. Особливого значення це набуває у разі матеріалів, що підлягають перемеленню, бо вони товщі за плівки, а крім того, дуже важливим є те, що нагрівання відбувається також усередині часток. 3 UA 109964 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 З оберненим згідно з винаходом напрямком обертання шнека завантаження матеріалу у шнек більше не відбувається автоматично, і стають необхідними засоби для подання матеріалу до верхньої частини зони шнека. У такому разі матеріалу надається достатня кількість енергії, щоб полегшити наступне можливе розтоплення. Внаслідок того маємо підвищення продуктивності та поліпшення якості, бо завдяки підвищеній середній температурі часток можна скоротити зусилля зсуву на шнеку, а відтак одержати кращі значення індексу текучості розплаву. Полегшується регулювання рухомого приймального елемента, або без нього можна взагалі обійтися. Як зазначалося, особливо у разі шнеків, які чинять компресійну дію, характеристики прийняття належать до вирішальних факторів якості матеріалу в розплаві або агломераті та у кінцевому продукті, а також пропускної спроможності системи. Сумарним ефектом даної конструкції є можливість суттєвого збільшення продуктивності системи. Експериментально підтверджено, що при оброблянні у пристрої згідно з винаходом за фіг. 1 та 2 (засоби обертаються у протилежному напрямку, шнек обертається за годинниковою стрілкою) якість полімеру краща, ніж при оброблянні у відомому подібному пристрої (засоби обертаються у тому ж напрямку, шнек обертається проти годинникової стрілки) при однакових інших параметрах. Результати наведені на фіг. 5: Криві в'язкості для оброблених полімерів (перемелення PLA з упаковки харчових продуктів) будують за допомогою обертового реометра MCR501 фірми Anton Paar (система вимірювання: пластина на пластині, діаметр 25 мм, зазор 1 мм, атмосфера азоту). Крива 5 показує в'язкість полімеру, обробленого за традиційною технологією. Крива 6 – в'язкість того самого полімеру, обробленого у пристрої згідно з винаходом. Величина в'язкості всюди більша, з чого витікає, що у разі кривої 5 полімер зазнав деградації у меншому ступені. Більш того, крива 6 майже ідентична з кривою для первинного матеріалу (не показана). Інші кращі варіанти здійснення винаходу описуються через наступні ознаки: В одному з кращих варіантів верхня частина зони вхідного отвору віддалена від днища так, що отвір відкривається у вигляді клину. Це додатково сприятливо впливає на характеристики прийняття, бо змішувальні засоби можуть таким чином подавати матеріал до цієї зони. Також отвір може відкриватися у вигляді клину і у нижній частині приймальної зони, щоб надлишок матеріалу легше було повертати до різального компактора. Кращі характеристики приймання досягаються, коли у нижній частині приймальної зони розміщений подавальний засіб, наприклад, рухомий приймальний елемент або рухома перегородка, яка чинить знімну дію у напрямку подання шнека. Згідно з одним кращим варіантом здійснення винаходу, конвеєр з'єднується з бункером таким чином, що скалярний добуток вектора напрямку (пов'язаного з вектором обертання), який є тангенціальним до окружності, описаної крайньою у радіальному напрямку точкою змішувального та/або подрібнювального засобу, або до пластичного матеріалу, транспортованого крізь отвір, і який є нормальним до радіуса приймача і спрямованим у напрямку обертання або напрямку руху змішувального та/або подрібнювального засобу, на вектор напрямку, пов'язаний з напрямком подання конвеєра, у кожній окремій точці зони отвору або в кожній окремій точці всієї зони безпосередньо, у радіальному напрямку, перед отвором дорівнює нулю або є негативним. "Зона безпосередньо, у радіальному напрямку, перед отвором" визначається як зона, яка знаходиться перед самим отвором і у якій матеріал знаходиться безпосередньо перед проходженням крізь отвір, але ще не пройшов отвір. Таким чином досягаються переваги, зазначені у вступі, і завдяки цьому надійно виключається будь-яка агломерація у зоні приймального отвору, спричинена ефектом уштовхування. Зокрема, тут не існує залежності між взаємним просторовим розташуванням змішувальних засобів та шнека, наприклад, орієнтація осі обертання не мусить бути перпендикулярною до базової поверхні або подовжньої осі конвеєра або шнека. Вектор напрямку, пов'язаний з напрямком обертання, та вектор напрямку, пов'язаний з вектором подання, лежать в одній, краще горизонтальній, площині або у площині, орієнтованій перпендикулярно до осі обертання. В іншому кращому варіанті кут між вектором напрямку, пов'язаним з вектором обертання змішувального та/або подрібнювального засобу, та вектором напрямку, пов'язаним з напрямком подання конвеєра, більше або дорівнює 90° і менше або дорівнює 180°, причому цей кут вимірюється у точці перетину двох векторів напрямку на кромці отвору, розташованій найвище по ходу у напрямку обертання або руху, зокрема, у точці, розташованій на зазначеній кромці або на отворі якомога вище по ходу. Так визначається інтервал кутів, під якими конвеєр має бути приєднаний до бункера для досягнення сприятливого ефекту. В усій зоні отвору або у кожній окремій точці отвору, таким чином, сили, що діють на матеріал, орієнтовані принаймні у 4 UA 109964 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 малому ступені у протилежному напрямку, а у крайньому випадку орієнтація буде перпендикулярною й нейтральною у сенсі тиску. У жодній точці отвору скалярний добуток векторів напрямку змішувальних пристроїв та шнеку не буде позитивним, і навіть не дуже близько від отвору не матиме місця надмірне уштовхування. У ще одному корисному варіанті здійснення винаходу забезпечується, що кут між вектором напрямку, пов'язаним з вектором обертання або руху та вектором напрямку, пов'язаним з напрямком подання конвеєра, виміряний у точці перетину двох векторів напрямку у середині отвору, становить від 170° до 180°. Таке розташування наведене як приклад для випадку, коли конвеєр встановлений тангенціально до різального компактора. З метою недопущення надмірного уштовхування відстань, або зсув між подовжньою віссю та радіусом може, у кращому випадку, дорівнювати половині внутрішнього діаметра корпусу конвеєра або шнека або бути більше неї. Далі, з цією метою ще краще встановити відстань, або зсув між подовжньою віссю та радіусом більше або на рівні 7 % радіуса приймача, а ще краще, щоб вона була більше або на рівні 20 % радіуса приймача. У випадку конвеєрів з витягнутою приймальною зоною, або у вигляді втулки з пазом, або з витягнутим приймальним отвором бажано, щоб ця відстань, або зсув була більше або дорівнювала радіусу приймача. Це особливо справедливе для випадків, коли конвеєр приєднаний до приймача тангенціально або проходить тангенціально до перерізу бункера. В особливо вигідному варіанті подовжня вісь конвеєра або шнека або подовжня вісь шнека, найближчого до приймального отвору, проходить тангенціально відносно внутрішньої сторони бічної стінки бункера, або так проходить внутрішня стінка корпусу, або оболонка шнека, причому краще, щоб був встановлений привод, приєднаний до кінця шнека, а шнек здійснював подання на своєму протилежному кінці до вихідного отвору, який, зокрема, являє собою екструдерну голівку і виконаний на кінці корпусу. У разі конвеєрів, які мають радіальний зсув, але не встановлені тангенціально, бажано щоб уявне продовження подовжньої осі конвеєра у напрямку, протилежному напрямку подання, принаймні частково, проходило у вигляді січної крізь простір усередині приймача. Доцільно забезпечити безпосереднє і пряме сполучення між отвором та приймальним отвором, без суттєвої відстані між ними або проміжної ділянки, наприклад, шнека конвеєра. Це забезпечує ефективне і неагресивне проходження матеріалу. Зміна напрямку обертання змішувальних та подрібнювальних засобів, які обертаються у бункері, звичайно, не може бути наслідком довільних дій або недбальства, і неможливо ані у відомих пристроях, ані у пристроях за винаходом просто дати змішувальним засобам обертатися у протилежному напрямку, зокрема, через те, що змішувальні та подрібнювальні засоби розташовані певним чином асиметрично або орієнтовані у певному напрямку, і тому здатні діяти лише в одному напрямку. Якщо такий пристрій почне навмисно обертатися у неналежному напрямку, не буде утворюватися правильна змішувальна вирва, і матеріал не буде підданий належному подрібненню та нагріванню. Для цього кожний різальний компактор має безальтернативно заданий напрямок обертання змішувальних та подрібнювальних засобів. У цьому зв'язку дуже доцільно забезпечити, щоб спосіб утворення, конструкція, кривизна та/або розташування передніх зон або передніх кромок, пов'язаних зі змішувальними та/або подрібнювальними засобами, які діють на пластичний матеріал та спрямовані у напрямку обертання або руху, відрізнялися від зон, які у напрямку обертання або руху знаходяться ззаду або за ними. У цьому випадку змішувальні та/або подрібнювальні засоби мають засоби та/або лопатки, які у напрямку обертання або руху чинять нагрівальну, подрібнювальну та/або різальну дію на пластичний матеріал. Засоби та/або лопатки можуть кріпитися безпосередньо до валу або, що краще, встановлюватися на обертовому носії засобів або, відповідно, несучому диску, встановленому, зокрема, паралельно поверхні днища, або сформовані на ньому, або виконані на ньому шляхом лиття, можливо, заодно з ним. У принципі, описані ефекти стосуються не лише компресійних екструдерів або агломераторів, а й конвеєрних шнеків, які не чинять або мають невелику компресійну дію. Тут також виключається локальне перевантаження. В іншому особливо доцільному варіанті здійснення винаходу приймач є по суті циліндричним з плоскою поверхнею днища та орієнтованою вертикально відносно нього бічною стінкою у вигляді оболонки циліндра. В іншій простій конструкції вісь обертання збігається з центральною віссю приймача. Ще в одній версії вісь обертання або центральна вісь бункера орієнтована вертикально та/або перпендикулярно до поверхні днища. Такі геометричні побудування оптимізують роботу приймальної зони, що забезпечує стабільність і просту 5 UA 109964 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 конструкцію. У цьому зв'язку буде також особливо доцільно, щоб змішувальний та/або подрібнювальний засіб або, якщо існує кілька встановлених один над одним змішувальних та/або подрібнювальних засобів, найнижчий та найближчий до днища змішувальний та/або подрібнювальний засіб був встановлений на невеликій відстані від поверхні днища, зокрема, у межах нижньої чверті висоти приймача, і щоб подібним чином був розміщений отвір. Відстань тут визначається й вимірюється від нижньої кромки отвору або приймального отвору до днища бункера у зоні кромки бункера. Кромка здебільшого буває округлена на краю, і через те відстань вимірюється від нижньої кромки отвору уздовж уявного продовження бокової стінки униз до уявного продовження назовні днища бункера. Припустимими є відстані у межах від 10 до 400 мм. Ще доцільніше для процесу обробляння, якщо крайні радіальні кромки змішувальних та/або подрібнювальних засобів майже торкаються бічної стінки. Бункер не обов'язково має циліндричну форму з круговим поперечним перерізом, хоча така форма є доцільною з практичних міркувань і технологічна у виготовленні. Якщо форма бункера відрізняється від циліндричної з круговим перерізом, наприклад, являє собою зрізаний конус або еліптичний чи овальний у плані циліндр, потрібен розрахунок для перетворення на циліндричний бункер з круговим перерізом та однаковою місткістю, виходячи з припущення, що висота цього уявного циліндра дорівнює його діаметру. Висоти бункера, які значно більші висоти змішувальної вирви, що одержується (з урахуванням запасу безпеки), ігноруються, бо цей надлишок висоти не використовується й ніяк не впливає на обробляння матеріалу. Термін "конвеєр" стосується здебільшого систем із шнеками, які чинять некомпресійну або декомпресійну дію, тобто шнеками, які здійснюють виключно транспортування, але також і систем із шнеками, які чинять компресійну дію, тобто екструзійні шнеки з агломерувальною або пластифікуючою дією. Терміни "екструдер" та "екструзійний шнек" у цьому винаході означають екструдери або шнеки, які здійснюють повне або часткове розплавлення матеріалу, а також екструдери, що використовуються для агломерації, без розплавлення, розм'якшеного матеріалу. Шнеки агломерувальної дії піддають матеріал міцному стисканню та зсуву протягом лише короткого часу, але не пластифікують його. До вихідного кінця агломерувального шнека, отже, надходить не повністю розплавлений матеріал, а такий, що складається з часток, розплавлених лише на поверхні й злиплих, як при спіканні. Однак в обох випадках шнек чинить тиск на матеріал та ущільнює його. Усі приклади, показані далі на кресленнях, стосуються конвеєрів з одним шнеком, наприклад, одношнекових екструдерів. Однак можливе також застосування конвеєрів з більше ніж одним шнеком, наприклад, дво- або багатошнекових конвеєрів чи дво- або багатошнекових екструдерів, зокрема, з кількома однаковими шнеками, які принаймні мають однаковий діаметр d. Подальші ознаки та переваги винаходу стануть видні з подальшого опису прикладів здійснення винаходу, які не слід розглядати як обмежувальні, та креслень, які є схематичними і не витримані за масштабом: Фіг. 1 зображує вертикальний переріз пристрою згідно з винаходом, де екструдер встановлений приблизно тангенціально. Фіг. 2 зображує горизонтальний переріз варіанту за фіг. 1. Фіг. 3 показує інший варіант з мінімальним зсувом. Фіг. 4 показує ще один варіант з відносно великим зсувом. Ані бункери, ані шнеки, ані змішувальні засоби на кресленнях не показані у справжньому масштабі, ні самі, ні відносно один одного. Наприклад, бункери насправді більші, а шнеки довші, ніж зображені тут. Краща комбінація різального компактора та екструдера, представлена на фіг. 1 та фіг. 2 для обробляння або повторного переробляння пластичних матеріалів, включає циліндричний контейнер, або різальний компактор, або шредер 1 з круговим перерізом, плоским горизонтальним днищем 2 та орієнтованою перпендикулярно до нього вертикальною бічною стінкою 9 у вигляді циліндричної оболонки. На невеликій відстані від днища 2, не більше, ніж приблизно 10-20 %, краще менше, висоти бічної стінки 9, виміряної від днища 2 до верхнього краю бічної стінки 9, встановлений носій 13 засобів або плоский несучий диск, розташований паралельно поверхні днища 2, причому носій, або диск виконаний з можливістю обертання у напрямку 12 обертання або руху, показаному стрілкою 12, навколо центральної осі 10 обертання, яка одночасно є центральною віссю бункера 1. Двигун 21, встановлений під бункером 1, приводить несучий диск 13 у дію. На 6 UA 109964 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 верхній стороні несучого диска 13 встановлені лопатки, наприклад, різальні лопатки 14, які разом з несучим диском 13 утворюють змішувальний та/або подрібнювальний засіб 3. Як видно на схемі, лопатки 14 розташовані на несучому диску 13 не симетрично, а замість цього мають на передніх кромках 22 у напрямку 12 обертання або руху своєрідне утворення, встановлення або розташування, такі що чинять певну механічну дію на пластичний матеріал. Крайні у радіальному напрямку кромки змішувальних та/або подрібнювальних засобів 3 досягають точки, досить близької до внутрішньої поверхні бічної стінки 9, а саме розташованої на відстані біля 5 % довжини радіуса 11 бункера 1. Бункер 1 має у своєї верхній частині завантажувальний отвір, крізь який завантажується оброблюваний матеріал, наприклад, шматки пластикової плівки, за допомогою, наприклад, транспортера у напрямку, показаному стрілкою. Як варіант, бункер 1 може бути закритим, і з нього може бути викачане повітря принаймні до рівня промислового вакууму, а матеріал подається через систему клапанів. Зазначений продукт потрапляє до обертальних змішувальних та/або подрібнювальних засобів 3 та підноситься, утворюючи змішувальну вирву 30, у якій продукт здіймається уздовж вертикальної бічної стінки 9 та приблизно у зоні ефективної висоти Н бункера знов падає у напрямку центра бункера всередину і вниз під дією сили тяжіння. Ефективна висота Н бункера приблизно дорівнює його внутрішньому діаметру D. Таким чином, у бункері 1 утворюється змішувальна вирва, у якій матеріал циркулює як зверху вниз, так і у напрямку 12 обертання. За рахунок такого розташування змішувальних та/або подрібнювальних засобів 3 або лопаток 14 пристрій такого типу здатний працювати лише у заданому напрямку 12 обертання або руху, і змінити напрямок 12 обертання одразу або без додаткових заходів неможливо. Обертові змішувальні та подрібнювальні засоби 3 подрібнюють та перемішують пластичний матеріал, що надходить, і при цьому нагрівають та розм'якшують його за рахунок привнесеної механічної енергії тертя, але не доводять до розплавлення. Після певного часу перебування у бункері 1 гомогенізований, розм'якшений, тістоподібний, але ще не розплавлений матеріал, як буде детально описано далі, виводиться з бункера 1 крізь отвір 8, проходить до приймальної зони екструдера 5 та потрапляє на шнек 6, де й відбувається розплавлення. Зазначений отвір 8 виконаний у бічній стінці 9 бункера 1 на рівні, у даному разі одного, змішувального та подрібнювального засобу 3, і таким чином підготовлений пластичний матеріал видаляється зсередини бункера 1 крізь цей отвір. Матеріал проходить до одношнекового екструдера 5, приєднаного тангенціально до бункера 1, причому в оболонці корпусу 16 екструдера 5 виконаний приймальний отвір 80 для матеріалу, що подається на шнек 6. Перевагою такої компоновки є те, що шнек 6 може приводитися у дію від нижнього кінця приводом, зображеним схематично у нижній частині креслення, таким чином, що верхній кінець шнеку на кресленні може бути вільний від приводу. Через те вивантажувальний отвір для пластифікованого або агломерованого пластичного матеріалу, який подається шнеком 6, може бути влаштований на зазначеному верхньому кінці, наприклад, у вигляді екструдерної голівки (не показана). Отже, пластичний матеріал можна транспортувати без відхилень шнеком 6 до вивантажувального отвору; але це буде неможливим у варіантах, зображених на фіг. 3-4. Існує з'єднання для транспортування або передання матеріалу між приймальним отвором 80 та отвором 8, і в даному разі це з'єднання з отвором 8 є прямим та безпосереднім і не містить ніяких подовжених проміжних ділянок або роздільників. Завдяки цьому зона передання виходить дуже короткою. У корпусі 16 знаходиться шнек 6 компресійної дії, встановлений з можливістю обертання навколо своєї подовжньої осі 15. Подовжні осі 15 шнека 6 та екструдера 5 співпадають. Екструдер 5 транспортує матеріал у напрямку стрілки 17. Екструдер 5 – це звичайний екструдер відомого типу, у якому розм'якшений пластичний матеріал стискається і при цьому розтоплюється, а розплав далі вивантажується на протилежному кінці до екструдерної голівки. Змішувальні та/або подрібнювальні засоби 3 або лопатки 14 знаходяться приблизно на одному рівні з центральною подовжньою віссю 15 екструдера 5. Найвіддаленіші краї лопаток 14 знаходяться на достатньому віддаленні від витків шнека 6. У варіанті, зображеному на фіг. 1 та 2, екструдер 5, як зазначалося, приєднаний тангенціально до бункера 1 або проходить тангенціально відносно його перерізу. На кресленні уявне продовження середньої подовжньої осі 15 екструдера 5 або шнека 6 у напрямку назад, протилежному напрямку 17 подання екструдера 5, проходить близько до осі 10 обертання, не перетинаючи її. На вихідній стороні існує відстань зсуву 18 між подовжньою віссю 15 екструдера 5 або шнека 6 та радіусом 11 бункера 1, який є паралельним подовжній осі 15 і відходить назовні від осі 10 обертання змішувальних та/або подрібнювальних засобів 3 у напрямку 17 подання екструдера 5. У даному випадку уявне продовження середньої подовжньої осі 15 7 UA 109964 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 екструдера 5 у задній бік не проходить крізь простір усередині бункера 1, а минає його на малій відстані. Відстань 18 трохи більша за радіус бункера 1. Тому екструдер 5 трохи зсунутий назовні, або приймальна зона виходить трохи глибшою. Визначення "протилежний", "контр-» та "у протилежний бік" тут означають будь-яку орієнтацію векторів відносно один одного, які не розташовані під гострим кутом, як детально пояснюється далі. Інакше кажучи, скалярний добуток вектора 19 напрямку, пов'язаного з напрямком 12обертання й орієнтованого тангенціально до окружності, описаної крайньою точкою змішувального та/або подрібнювального засобу 3, або тангенціально до пластичного матеріалу, що проходить крізь отвір 8, і який спрямований у напрямку 12 обертання або руху змішувальних та/або подрібнювальних засобів 3, на вектор 17 напрямку, пов'язаний з напрямком подання екструдера 5, який проходить у напрямку подання паралельно до центральної подовжньої осі 15, завжди дорівнює нулю або є негативним у кожній точці отвору 8 або у зоні, розташованій безпосередньо, у радіальному напрямку, перед отвором 8, і ніде не є позитивним. У разі приймального отвору за фіг. 1 та 2 скалярний добуток вектора 19 напрямку для напрямку 12 обертання та вектора напрямку 17 для напрямку подання є негативним у кожній точці отвору 8. Кут α між вектором 17 напрямку для напрямку подання та вектором напрямку для напрямку 19 обертання, виміряний у точці 20, пов'язаній з отвором 8, яка знаходиться найвище по ходу напрямку 12 обертання, або на кромці, пов'язаній з отвором 8 і розташованій якнайвище по ходу, становить максимально приблизно 170°. При просуванні далі уздовж отвору 8 на фіг. 2, тобто у напрямку 12 обертання, кут між двома векторами напрямку продовжує збільшуватися. У центрі отвору 8 кут між векторами напрямку становить близько 180°, і скалярний добуток є максимально негативним, а ще далі кут стає > 180°, і скалярний добуток, у свою чергу, зменшується, але залишається негативним. Втім, ці кути більше не вважаються кутами α, бо не виміряні у точці 20. Кут β, не показаний на схемі фіг. 2, виміряний у центрі отвору 8 між вектором 19 напрямку для напрямку обертання та вектором 17 напрямку для напрямку подання, становить приблизно 178° - 180°. Пристрій за фіг. 2 представляє перший обмежувальний випадок або екстремум. Такий тип компонування може забезпечити ефект дуже неагресивного уштовхування або особливо ефективне подання, і пристрій такого типу має безліч переваг при роботі з чутливими матеріалами, які піддаються оброблянню на межі свого інтервалу плавлення, або для продуктів у вигляді довгих смужок. Шнек 6 обертається за годинниковою стрілкою, якщо дивитися від бункера 1 та від вихідної точки, близької до приймальної зони, зі сторони двигуна шнека 6, або від приймального отвору 80, у напрямку кінця або до отвору екструдера 5, крізь який вивантажується розплав. Отже, витки шнека 6, а разом з ними і захоплений матеріал, рухаються угору від різального компактора або бункера 1 крізь отвір 8. Засоби 14, що обертаються у протилежному напрямку, неагресивно подають попередньо оброблений, гомогенізований, розм'якшений матеріал до екструдера 5, або вводять матеріал до його приймальної зони. Завдяки такому руху часток матеріалу до приймальної зони у сполученні з обертанням угору шнека 6 частки потрапляють до шнека 6 і захоплюються ним. На фіг. 3 зображений альтернативний варіант, у якому екструдер 5 прикріплений до бункера 1 не тангенціально, а своїм кінцем 7. Шнек 6 та корпус 16 екструдера 5 пристосовані у зоні отвору 8 до конфігурації внутрішньої стінки бункера 1 і зсунуті назад так, щоб бути врівень з нею. Жодна частина екструдера 5 не простягається крізь отвір 8 усередину бункера 1. Тут відстань 18 відповідає приблизно 5-10 % довжини радіуса 11 бункера 1 та приблизно половині внутрішнього діаметра D корпусу 16. Отже, цей варіант являє собою другий обмежувальний випадок або екстремум з найменшим можливим зсувом або відстанню 18, коли напрямок 12 обертання або руху змішувальних та/або подрібнювальних засобів 3 є принаймні деякою мірою протилежним напрямку 17 подання екструдера 5, зокрема, у всій зоні отвору 8. Скалярний добуток на фіг. 3 у пороговій точці 20, яка знаходиться якнайвище по ходу, точно дорівнює нулю, бо ця точка розташована на кромці, пов'язаній з отвором 8, і знаходиться якнайвище по ходу. Кут α між вектором 17 напрямку для напрямку подання конвеєра та вектором 19 напрямку для напрямку обертання, виміряний у точці 20 на фіг. 3, становить точно 90°. Якщо рухатися далі уздовж отвору 8, тобто у напрямку 12 обертання, кут між векторами напрямку стає ще більшим і перетворюється на тупий кут > 90°, а скалярний добуток водночас стає негативним. Однак у жодній точці отвору 8 та поблизу нього скалярний добуток не буває 8 UA 109964 C2 5 10 15 позитивним, а кут не буває менше 90°. Отже, локальне перевантаження не може трапитися навіть у безпосередній близькості до отвору 8, і ніде у зоні отвору 8 не відбувається несприятливе уштовхування. У цьому полягає суттєва відміна від чисто радіальної компоновки, оскільки при повністю радіальному розташуванні екструдера 5 з'являється кут α < 90° у точці 20 або на кромці 20', а ті зони отвору 8, які на кресленні показані над радіусом 11 або вище по ходу, або на стороні вхідного отвору, характеризуються позитивним скалярним добутком. Через те локально розплавлені купки пластичного матеріалу можуть накопичуватися у тих зонах. На фіг. 4 показаний інший варіант, у якому екструдер 5 зсунутий трохи далі, ніж на фіг. 3, на стороні вихідного отвору, але ще не розташований тангенціально, як на фіг. 1 та 2. У цьому випадку, як і на фіг. 3, уявне продовження подовжньої осі 15 екструдера 5 назад проходить крізь простір усередині бункера 1 як січна. Внаслідок того отвір 8, виміряний у круговому напрямку бункера 1, є ширшим, ніж у варіанті за фіг. 3. Відповідно й відстань 18 є більшою, ніж на фіг. 3, але трохи менше радіусу 11. Кут α, виміряний у точці 20, становить біля 150°, і тому ефект уштовхування зменшується у порівнянні з варіантом за фіг. 3, що є корисним для певних чутливих полімерів. Внутрішня стінка корпусу 16 або правобічна внутрішня кромка, якщо дивитися від бункера 1, є тангенціальною відносно бункера 1, а відтак, на відміну від фіг. 3, тут немає похилої перехідної кромки. У цій найдальшій по ходу точці отвору 8, з лівого краю фіг. 4, кут становить близько 180°. 20 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 30 35 40 45 50 55 60 1. Пристрій для попереднього обробляння пластичних матеріалів, зокрема, термопластичних відходів з метою повторного використання, що містить бункер (1) для матеріалу, що обробляється, в якому знаходиться принаймні один змішувальний та/або подрібнювальний засіб (3), виконаний з можливістю обертання навколо осі (10) обертання у визначеному напрямку і призначений для перемішування, нагрівання та/або подрібнення пластичного матеріалу, у якому отвір (8), для видалення попередньо обробленого пластичного матеріалу зсередини бункера (1), виконаний у бічній стінці (9) бункера (1) на рівні змішувального та/або подрібнювального засобу (3) або найнижчого з них, найближчого до днища, у якому передбачений принаймні один конвеєр (5), зокрема, один екструдер (5), для приймання попередньо обробленого матеріалу, який має принаймні один шнек (6), виконаний з можливістю обертатися у корпусі (16) і чинити, зокрема, пластифікуючу або агломеруючу дію, причому корпус (16) має на своєму кінці (7) або у стінці оболонки приймальний отвір (80) для приймання матеріалу шнеком (6), а приймальний отвір (80) та отвір (8) з'єднані між собою, який відрізняється тим, що для кожної окремої точки у всій зоні отвору (8) скалярний добуток вектора (19) напрямку, який є паралельним дотичній до окружності, описаної крайньою у радіальному напрямку точкою змішувального та/або подрібнювального засобу (3), і який спрямований у напрямку (12) руху змішувального та/або подрібнювального засобу (3), під час його обертання повз вказані окремі точки отвору (8) та перед ними, на вектор (17) напрямку подання конвеєра дорівнює нулю або є негативним, а шнек (6) або найближчий до приймального отвору (80) шнек (6) виконаний з можливістю обертатися за годинниковою стрілкою, якщо дивитися від вихідної точки, зазвичай близької до бункера та приймального отвору шнека (6), або від приймального отвору (80) у напрямку кінця або вивантажувального отвору конвеєра (5). 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що верхня зона, а за бажанням також і нижня зона приймального отвору (80), геометрично виконана у формі клину. 3. Пристрій за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що у нижній частині приймального отвору (80) розміщений подавальний засіб, наприклад, у формі рухомого приймального елемента або рухомої перегородки, які чинять знімну дію у напрямку (17) подання шнека (6). 4. Пристрій за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що кут () між вектором (19) напрямку руху під час обертання, та вектором (17) напрямку подання конвеєра (5), виміряний у точці перетину двох векторів напрямку (17, 19) у середині отвору (8), становить від 170° до 180°. 5. Пристрій за будь-яким з пп. 1-4, який відрізняється тим, що відстань (18) зсуву між подовжньою віссю (15) конвеєра (5) або шнека (6), найближчого до приймального отвору (80), та радіусом (11), паралельним подовжній осі (15), більше або дорівнює половині внутрішнього діаметра корпусу (16) конвеєра (5) або шнека (6), та/або більше або дорівнює 7 %, а краще більше або дорівнює 20 % радіуса бункера (1), або тим, що відстань (18) більше або дорівнює радіусу бункера (1). 9 UA 109964 C2 5 10 15 20 25 30 35 6. Пристрій за будь-яким з пп. 1-4, який відрізняється тим, що уявне продовження подовжньої осі (15) конвеєра (5) у напрямку, протилежному напрямку подання, являє собою січну відносно перерізу бункера (1) і принаймні частково проходить крізь простір усередині бункера (1). 7. Пристрій за будь-яким з пп. 1-4, який відрізняється тим, що конвеєр (5) приєднаний тангенціально до бункера (1) або проходить тангенціально відносно перерізу бункера (1), або подовжня вісь (15) конвеєра (5) або шнека (6) або подовжня вісь шнека (6), найближчого до приймального отвору (80), проходить тангенціально відносно внутрішнього боку бічної стінки (9) бункера (1), або тангенціально проходить внутрішня стінка корпусу (16), або оболонка шнека (6), причому у кращому випадку є привід, приєднаний до кінця (7) шнека (6), а на своєму протилежному кінці шнек здійснює подання до вихідного отвору, який, зокрема, являє собою екструдерну голівку й виконаний на кінці корпусу (16). 8. Пристрій за будь-яким з пп. 1-7, який відрізняється тим, що отвір (8) безпосередньо сполучений з приймальним отвором (80), без ділянки передання або шнека конвеєра. 9. Пристрій за будь-яким з пп. 1-8, який відрізняється тим, що змішувальний та/або подрібнювальний засіб (3) має засоби та/або лопатки (14), які у напрямку (12) обертання або руху чинять подрібнювальну, різальну або нагрівальну дію на пластичний матеріал, причому засоби та/або лопатки (14) краще встановлені або сформовані на обертовому носії (13) засобів, зокрема, несучому диску (13), встановленому, зокрема, паралельно поверхні днища (2). 10. Пристрій за будь-яким з пп. 1-9, який відрізняється тим, що передні зони або передні кромки (22) змішувальних та/або подрібнювальних засобів (3) або лопаток (14), які діють на матеріал та спрямовані у напрямку (12) обертання або руху, відрізняються за способом утворення, конструкцією, кривизною та/або розташуванням від зон, які знаходяться ззаду відносно напрямку (12). 11. Пристрій за будь-яким з пп. 1-10, який відрізняється тим, що бункер (1) є по суті циліндричним, має круглий поперечний переріз, плоску поверхню днища (2) та орієнтовану вертикально відносно неї бічну стінку (9) у вигляді оболонки циліндра, та/або вісь (10) обертання змішувальних та/або подрібнювальних засобів (3) співпадає з центральною віссю бункера (1), та/або вісь обертання (10) або центральна вісь бункера орієнтована вертикально та/або перпендикулярно до поверхні днища (2). 12. Пристрій за будь-яким з пп. 1-11, який відрізняється тим, що найнижчий носій (13) засобів або найнижчий змішувальний та/або подрібнювальний засіб (3), та/або отвір (8) встановлені близько до днища на невеликій відстані від поверхні днища (2), зокрема, у межах нижньої чверті висоти бункера (1), краще на відстані від 10 до 400 мм від поверхні днища (2). 13. Пристрій за будь-яким з пп. 1-12, який відрізняється тим, що конвеєр (5) являє собою одношнековий екструдер (6) з одним компресійним шнеком (6) або дво- чи багатошнековий екструдер, у якому діаметри d окремих шнеків (6) є однаковими. 10 UA 109964 C2 11 UA 109964 C2 12 UA 109964 C2 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 13