УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ СМЕСЕЙ МАТЕРИАЛОВ
DEVICE FOR CONTINUOUS FILTRATION OF MATERIALS MIXTURE

Изобретение относится к устройству для непрерывной фильтрации смесей материалов, в частности для отделения загрязняющих примесей, возникающих в результате расплавления пластических материалов, согласно ограничительной части п.1.
Использованные пластические материалы или отходы пластических материалов содержат обычно высокую долю примесей, например частицы металлов, остатки бумаги, стекло, вторичные пластические материалы и т.п. Эти примеси или загрязняющие примеси нужно, как правило, удалить перед повторным использованием пластических масс. Это происходит неоднократно за счет того, что использованные пластические материалы сначала размягчают путем их нагрева, а затем расплав пластических материалов фильтруют. Для этого применяют так называемые фильтры для расплава, с помощью которых отделяют металлические или неметаллические примеси или трудно расплавляемые пластические материалы. Однако для осуществления непрерывной и беспрепятственной фильтрации фильтры для расплава нужно постоянно чистить.
Из патента DE 20210115 U1 известно однотипное устройство, имеющее фильтр, расположенный с возможностью вращения в фильтровальной камере в корпусе, счищающий скребок для удаления задержанных в фильтре загрязняющих примесей и разгрузочную установку для вывода из корпуса загрязняющих примесей, удаленных счищающим скребком с фильтра. Разгрузочная установка состоит в этом устройстве из подающего шнека, расположенного внутри корпуса в непосредственной близости от счищающего скребка и проходящего параллельно оси вращения фильтра, имеющего форму трубы. Подающий шнек установлен таким образом, что остатки или загрязняющие примеси, удаленные с помощью счищающего скребка с внешней стороны фильтра, попадают непосредственно на подающий шнек, а уже с него выводят их из корпуса. Недостаток этого транспортирующего устройства заключается в том, что загрязняющие примеси нужно перемещать по всей длине подающего шнека и тем самым по относительно длинному пути перемещения. Кроме того, в таком транспортирующем устройстве имеется прямое соединение фильтровальной камеры в корпусе через подающий шнек, так что это может привести к перетеканию отфильтрованного материала в подающий шнек, предусмотренный для отведения загрязняющих примесей.
Задачей изобретения является создание простого по конструкции устройства указанного типа, позволяющего быстро и надежно отводить загрязняющие примеси или остатки, задержанные фильтром.
Эта задача решается с помощью устройства, имеющего признаки п.1 формулы изобретения. Целесообразное развитие и выгодные формы выполнения изобретения представлены в зависимых пунктах формулы.
В заявленном устройстве разгрузочное устройство содержит разгрузочный вал, установленный в корпусе с возможностью вращения и имеющий, по меньшей мере, сквозное отверстие, по меньшей мере, с одним поршнем, направленным в него с возможностью перемещения. С помощью поршня, выполненного с возможностью перемещения в поперечном направлении относительно оси вращения или также в направлении оси вращения разгрузочного вала, можно отводить материал, снятый с фильтра с помощью счищающего скребка, наружу относительно быстро, не совершая длинный транспортировочный путь, причем разгрузочный вал с установленным в нем поршнем герметично закрывает снаружи фильтровальную камеру, находящуюся под давлением. Так как между фильтровальной камерой и выпускным отверстием для выхода загрязняющих примесей, задержанных с помощью фильтра, нет сплошного соединения, то можно избежать перетекания фильтруемой смеси материалов в область, предусмотренную для вывода отфильтрованных остатков. Заявленное устройство простое и недорогое и предназначено в особенности для фильтрования смесей материалов с меньшей степенью загрязнения.
Отверстие может быть выполнено, например, в виде сквозного продолговатого отверстия, в котором установлен один единственный поршень в виде прямоугольного толкателя. В продолговатом отверстии, однако, могут находиться также несколько поршней в виде прямоугольных толкателей. Тем самым можно воспрепятствовать смещению относительно продольной оси, возникающему в случае с отдельными поршнями по причине неблагоприятных соотношений ширины и длины. В разгрузочном валу можно предусмотреть также несколько отверстий, имеющих форму продолговатых или круглых отверстий, отделенных друг от друга и разнесенных между собой в направлении оси разгрузочного вала, в каждом из которых установлен поршень в виде прямоугольного толкателя или круглого толкателя, причем они могут иметь одинаковую ориентацию или размещаться по окружности с угловым смещением. Разгрузочный вал расположен в продольном высверленном отверстии корпуса, открытом в сторону фильтровальной камеры, целесообразно таким образом, что часть разгрузочного входит через углубление в корпусе, открытое в сторону фильтровальной камеры. На стороне корпуса, противоположной относительно углубления, предусмотрено выпускное отверстие для выхода загрязняющих примесей, перемещаемых с помощью разгрузочного устройства.
В предпочтительной форме выполнения изобретения поршень в виде прямоугольного толкателя имеет - если смотреть в направлении перемещения - меньшую ширину, чем диаметр разгрузочного вала. Благодаря этому поршень в виде прямоугольного толкателя при вращении разгрузочного вала может смещаться внутри окна в радиальном направлении и тем самым образовывать приемные камеры для загрязняющих примесей.
Скоростью вращения опорного вала с расположенным на нем фильтром и скоростью вращения разгрузочного вала можно управлять целесообразно по отдельности, благодаря чему можно раздельно управлять скоростью очистки от примесей и выходом примесей. Благодаря такому регулированию можно добиться очень высокой концентрации примесей и тем самым высокого выхода первичного материала.
Другие особенности и преимущества изобретения приведены в последующем описании предпочтительного примера выполнения со ссылкой на фигуры чертежа.
Фиг.1 - заявленное фильтровальное устройство с устройством для очистки в поперечном сечении;
Фиг.2 - увеличенное изображение устройства для очистки фиг.1;
Фиг.3 - вид по сечению фильтровального устройства по линии A-A фиг.1;
Фиг.4 - разные примеры выполнения разгрузочного вала;
Фиг.5 - увеличенное изображение фиг.2 и
Фиг.6 - разгрузочный вал с другими примерами выполнения вытеснителя.
Устройство для фильтрации расплавов пластических материалов, имеющих загрязняющие примеси, схематично представленное на фиг.1-3 в различных видах, имеет корпус 1 с фильтровальной камерой 2, в которой расположен с возможностью вращения вокруг оси вращения 4 полый цилиндрический фильтр 3. Корпус 1 имеет вход для материала 5 с загрузочным отверстием 6, через которое фильтруемый материал поступает в фильтровальную камеру 2. Фильтр 3, состоящий, например, из трубы с множеством высверленных в радиальном направлении отверстий, установлен на опорном валу 7, который приводится во вращение с помощью мотора и имеет согласно фиг.3 удлиненную шейку приводного вала 9, установленную в отверстии 8 корпуса 1 с возможностью вращения, расширенную приемную часть 10 для фильтра 3, расположенную в фильтровальной камере 2 корпуса 1, и опорную шейку 13, расположенную с возможностью вращения в соответствующем высверленном отверстии 11 укрепленной на корпусе 1 крышки опоры 12. С помощью шейки приводного вала 9, соединенной с не представленным здесь приводом вращения, фильтр 3, насаженный на приемную часть 10, выполнен с возможностью вращения внутри фильтровальной камеры 2 корпуса 1.
Трубообразный фильтр 3 можно изготовить, например, из металлического листа, имеющего сквозные отверстия, согнутого в трубу, а затем сваренного. Он может быть изготовлен целесообразно из прочной к износу и устойчивой к коррозии стали и закален. Сквозные отверстия имеют выгодным образом поперечное сечение, расширенное в направлении прохождения потока и могут быть конусообразными отверстиями, изготовленными, например, путем лазерной обработки. Фильтр 3 может иметь также покрытие, с помощью которого улучшаются устойчивость к износу и другие свойства.
Как следует из фиг.3, опорный вал 6 имеет множество сборных продолговатых отверстий 14, распределенных по окружности расширенной приемной части 10 и образующих внутреннюю камеру для сбора отфильтрованного материала. Сборные продолговатые отверстия 14 ведут к центральному сборному каналу, по которому отфильтрованный материал можно вывести наружу через радиальное отверстие 16 и не представленный здесь кольцевой канал в корпусе 1.
В корпусе 1 расположен счищающий скребок 17, проходящий в осевом направлении по всей длине трубообразного фильтра 3 и прилегающий к его внешней стороне, в форме лезвия, очищающего ножа или т.п., причем таким образом, что задерживающиеся в фильтре 3 остатки или загрязняющие примеси можно снять с фильтра 3 и отвести в радиальном направлении с помощью разгрузочного устройства 18, описанного далее более подробно. Счищающий скребок 17 установлен под наклоном к наружной поверхности фильтра 2 и к его направлению вращения. Счищающий скребок 17 установлен под заданным углом в корпусе 1, как это представлено на фиг.1, 2. Счищающий скребок 17, выполненный в виде очищающего ножа или лезвия, может быть направлен с возможностью перемещения также в наклонную канавку в корпусе 1 и может прижиматься с помощью пружины или другого нажимного элемента к внешней стороне фильтра 3.
Разгрузочное устройство 18 включает в себя разгрузочный вал 19, установленный с возможностью вращения в корпусе 1 в области счищающего скребка 17, приводимый во вращение при помощи мотора, проходящий параллельно опорному валу 7 и содержащий в области фильтра 3 сквозное отверстие 20 с поршнем 22, выполненным с возможностью перемещения в нем в поперечном направлении относительно оси вращения 21 разгрузочного вала 19. В примере выполнения, показанном на фиг.1-3, отверстие 20 выполнено в виде сквозного продолговатого отверстия с одним единственным прямоугольным толкателем в виде поршня 22.
На фиг.4 представлены разные примеры выполнения для формирования разгрузочного вала 19. На изображении слева разгрузочный вал 19 показан со сквозным продолговатым отверстием 20 и одним единственным прямоугольным толкателем в виде поршня 22, согласно фиг.1-3. Рядом разгрузочный вал 19 показан со сквозным продолговатым отверстием 20 и несколькими отдельными поршнями 22 в виде прямоугольных толкателей. На изображении в центре показан разгрузочный вал 19 с несколькими отдельными прямоугольными отверстиями 20 и несколькими поршнями 22 в виде прямоугольных толкателей, расположенными с возможностью перемещения в соответствующих отверстиях 20. Рядом представлен следующий пример выполнения разгрузочного вала 19 с несколькими продолговатыми отверстиями 20 с угловым смещением в осевом и окружном направлении. В представленном примере выполнения имеются четыре отверстия 20, каждое из которых смещено в осевом направлении относительно друг друга на 45°. На изображении справа фиг.4 показана форма выполнения с круглыми отверстиями 20, следующими друг за другом в осевом направлении, и соответствующими круглыми поршнями 22.
Разгрузочный вал 19, согласно фиг.2, расположен в высверленном продольном отверстии 23, открытом в сторону фильтровальной камеры 2, таким образом, что часть разгрузочного вала 19 входит в углубление 24, открытое в сторону фильтровальной камеры 2. На противоположной от углубления 24 стороне корпуса 1 предусмотрено продолговатое выпускное отверстие 25 для выхода загрязняющих примесей, задержанных фильтром 3 и выводимых разгрузочным устройством 18. Как особенно хорошо видно на фиг.5, поршень 22, если смотреть в направлении перемещения, имеет меньшую ширину, чем диаметр разгрузочного вала 19. Поршень 22 может, таким образом, перемещаться в радиальном направлении внутри сквозного отверстия 20. Выпускное отверстие 25 в корпусе 1 смещено под углом к центральной оси 26 углубления 24, открытого в сторону фильтровальной камеры 2, таким образом, что сквозное отверстие 20 раскрывается при вращении разгрузочного вала 19 в сторону выпускного отверстия 25 только тогда, когда отверстие 20 на углублении 24, открытом в сторону фильтровальной камеры 2, уже полностью открыто.
Опорный вал 7 и разгрузочный вал 19 можно привести в действие и управлять ими с помощью различных приводов. С помощью соответствующих электронных устройств можно регулировать, например, скорость вращения опорного вала 7 и разгрузочного вала в зависимости от цели применения или присутствующего давления.
В описанном выше устройстве смесь материалов с загрязняющими примесями (преимущественно пластические массы) выдавливаются в фильтровальную камеру через загрузочное отверстие 6 корпуса 1 под давлением и попадают в кольцевую камеру, образованную между внешней стороной фильтра 3 и корпусом 1. Загрязняющие примеси, содержащиеся в смеси материалов, задерживаются фильтром 3, тогда как отфильтрованный материал попадает в сборный канал 15 через соответствующие проходные отверстия в фильтре 3 через сборные продолговатые отверстия 14 и его можно вывести наружу через радиальное отверстие 16. Отложения, оставшиеся на фильтре 3, удаляются счищающим скребком 23 при вращении фильтра 3 и собираются между счищающим скребком 17, корпусом 1 и разгрузочным валом 19. Так как поршень 22 имеет меньшую длину, чем диаметр разгрузочного вала 19 и установлен внутри отверстия 20 разгрузочного вала с возможностью перемещения, он может образовывать приемную камеру для загрязняющих примесей. Если отверстие 20 при вращении разгрузочного вала 19 на одной стороне согласно фиг.2 доходит до углубления 24 в корпусе 1, открытого в сторону кольцевой камеры 2, то поршень 22 выталкивается благодаря внутреннему давлению в фильтровальной камере в радиальном направлении наружу, а снятые счищающим скребком 17 загрязняющие примеси выдавливаются в приемную камеру. Одновременно загрязняющие примеси, скопившиеся на противоположной стороне отверстия 20, переносятся наружу через продолговатое выпускное отверстие 25 корпуса 1 в результате хода поршня 22. Тем самым можно обеспечить простое и в то же время эффективное удаление загрязняющих примесей, задержанных фильтром 3.
На фиг.6 представлены другие возможности размещения поршня 22 внутри разгрузочного вала 19, выполненного с возможностью вращения вокруг оси вращения 21. В примере выполнения, показанном в верхней части фиг.6, отверстие 20, проходящее поперек через разгрузочный вал 19, расположено не под прямым углом, а наклонно к оси вращения 21 разгрузочного вала. Также и поршень 22 установлен с возможностью перемещения внутри отверстия 20 наклонно к оси вращения 21 разгрузочного вала 19. В примере выполнения, показанном в нижней части фиг.6, сквозное отверстие 20 имеет форму колена с одним внутренним участком 27, проходящим в продольном направлении, и двумя наружными участками 28, проходящими перпендикулярно оси вращения 21 в радиальном направлении наружу. Оба участка 28, проходящие в радиальном направлении наружу, смещены относительно друг друга в продольном направлении оси вращения, а поршень 22 расположен внутри участка 27 с возможностью перемещения в продольном направлении разгрузочного вала 19.
На поршень 22, выполненный с возможностью перемещения внутри разгрузочного вала 19 и ограниченный в своей длине хода, оказывается давление в обе стороны, и всей поверхностью поршня или с помощью приточных каналов он соединяется с камерой давления фильтра и выпускным отверстием через геометрически определенную управляющую кромку таким образом, что поршень 22 совершает ход очистки, выдавливая при повышенном давлении в фильтровальной камере находящиеся под счищающим скребком примеси в появившуюся поршневую полость и выталкивая примеси, находящиеся на стороне стекающего потока, в выпускное отверстие, не создавая прямого соединения между внутренней полостью фильтровальной камеры и наружной полостью фильтровальной камеры. Поршень 22 может совершать свой ход с целью опорожнения, когда входное отверстие со стороны напора достигнет оптимальной точки очистки.
Изобретение не ограничивается описанными выше примерами выполнения. Так, фильтрацию можно осуществить, например, также при направлении потока изнутри наружу. Кроме того, фильтр может иметь также форму диска или другую подходящую форму.