CZ16639U1 - Zařízení pro atmosférickou plazmovou úpravu povrchu práškového nebo granulovaného materiálu - Google Patents

Description

Zařízení pro atmosférickou plazmovou úpravu povrchu práškového nebo granulovaného materiálu

Oblast techniky

Technické řešení se týká zařízení pro ošetření povrchu práškových či granulovaných materiálů, 5 např. plastů, keramiky aj., plazmou za atmosférického tlaku, za účelem zvýšení počtu jejich povrchových polárních vazeb.

Dosavadní stav techniky

Je známa celá řada zařízení, u nichž je práškový nebo granulovaný materiál přepravován prostorem mezí vysokofrekvenčními elektrodami, a přitom je vystaven působeníplazmatu.

Jde jednak o zařízení podtlaková, u kterých je v pracovním prostoru vytvářen podtlak, a jednak o zařízení pracující při atmosférickém tlaku.

Prvá skupina zařízení zahrnuje např. zařízení, kde prášek je kypřen proudem plynu (tzv. „fluidized bed“), nebo zařízení podle DE 19654603, které pracuje v průmyslovém měřítku. Toto zařízení sestává z horizontálně uspořádaného válcového reaktoru, ve kterém je horizontálně uložená otočná míchací osa s lopatkami pro promíchávání prášku, přičemž v horní části jsou trubicové plazmové zdroje.

Dále je známo podtlakové zařízení podle českého UV č. 15563, který popisuje rovněž válcové míchací těleso s míchacím zařízením, ale ve vertikálním uspořádání, a se skrápěcím zařízením uvnitř tělesa.

Nevýhody podtlakových zařízení obecně spočívají v tom, že neumožňují kontinuální linkový (průmyslový) provoz, protože pracují v dávkovém režimu.

Druhá skupina zařízení pracujících při atmosférickém tlaku zahrnuje např. zařízení s vibračním ložem, ve kterém se prášek pohybuje po vibrující nakloněné rovině, nebo zařízení podle JP 9141087, kde prášek ze zásobníku propadává na otočný talíř, nad kteiým je uspořádána kruhová elektroda, a po ošetření vypadává ven z obvodu talíře.

Tato zařízení umožňují kontinuální provoz, ale jsou málo efektivní. Zvýšení produktivity těchto zařízení je možné, ale přináší s sebou neúměrně vysoké zvětšení plochy zařízení. Výkonnější zařízení mají značné nároky na zdroj napájející velké elektrody, což je konstrukčně problematické, a také zástavbové rozměry zařízení již nevyhovují běžným provozním podmínkám.

Nakonec je znám způsob a zařízení k atmosférickému plazmovému ošetření prášku podle JP 7328427. Zde popsané zařízení je tvořeno vertikální trubicí, na jejímž povrchu jsou šroubovité uspořádány vysokofrekvenční elektrody. Na spodní vstup trubice je přiváděn z jedné strany prášek, a z druhé strany hnací popř. i reakční plyn. Prášek prochází trubicí směrem vzhůru, přitom je ošetřen plazmou, a odchází do sběrných cyklónových zásobníků, ze kterých se opět vrací na spodní vstup trubice k dalšímu cyklu ošetření.

Nevýhoda tohoto způsobu a zařízení spočívá v tom, že při přímočarém pohybu prášku v trubici směrem vzhůru nedochází k jeho dostatečnému promíchání, a stupeň ošetření prášku je natolik nízký, že proces se musí několikrát opakovat. Navíc, zařízení je opět koncipováno jako dávkové, takže neumožňuje kontinuální výrobu.

Podstata technického řešení

Výše uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje zařízení pro atmosférickou plazmovou úpravu povrchu práškového nebo granulovaného materiálu podle tohoto technického řešení. Zařízení sestává z alespoň jednoho vertikálního nebo šikmého dutého tělesa, které je uzpůsobeno pro současný průchod práškového nebo granulovaného materiálu a plynu, a je opatřeno vysoko45 frekvenčními elektrodami, z nichž alespoň jedna je galvanicky oddělená od vnitřku tělesa. Pod-1 CZ 16639 Ul stata technického řešení spočívá v tom, že těleso je vytvořeno ve tvaru dutého kvádru, opatřeného shora násypkou a dole výsypkou. Na půdorysně protilehlých delších stěnách kvádru jsou uspořádány elektrody, a do spodní části tělesa je zaústěn alespoň jeden přívod míchacího a/nebo reaktivního plynu, jehož výstup uvnitř tělesa je orientován pod úhlem 15° < a < 90° šikmo nad vodo5 rovnou rovinu.

Výhoda popsaného uspořádání spočívá v tom, že prášek propadává samovolně vnitřním prostorem dutého tělesa směrem od násypky k výsypce, zatímco ze spodu je proti směru jeho pohybu vháněn míchací a/nebo reaktivní plyn. Protisměrné působení míchacího plynu způsobuje víření prášku mezi elektrodami, přičemž dochází k jeho silnému promíchání, a povrch práškuje ošetřen io plazmou několikrát ze všech stran, než prášek propadne výsypkou ven. Plyn může mít také reaktivní složku, která reaguje s povrchem prášku k dosažení žádaných vlastností.

Ve výhodném provedení technického řešení je spodní část tělesa e jehlanovitě zúžena do obdélníkové výsypky, a v oblasti jejích delších stran jsou proti sobě uspořádány dva přívody míchacího a/nebo reaktivního plynu.

Výhoda tohoto uspořádání spočívá v lepším promíchání části prášku v protisměrných vírech plynu.

Další výhodné provedení technického řešení je charakterizováno tím, že dovnitř tělesa je v části mezi násypkou a výsypkou bočně zavedena alespoň jedna tryska s přívodem reaktivního plynu. V tomto uspořádání je možné od sebe oddělit míchací plyn, který je v tomto případě vůči povrchu ošetřovaného materiálu inertní, a reaktivní plyn, který je přiváděn samostatným potrubím a vháněn tryskami bočně dovnitř tělesa, do oblasti s největším vířením a promícháním plynu, kde je povrch prášku ošetřen reaktivní plynovou složkou.

V dalším výhodném provedení jsou trysky protilehle uspořádány v půdorysně kratších stěnách tělesa.

Pro zvýšení kapacity zařízení je výhodné, že zařízení sestává z více těles, uspořádaných vedle sebe a spojených v jeden celek, přičemž vnitřní elektrody jsou společné pro sousední tělesa. V tomto provedení zařízení umožňuje dosažení vysoké produktivity při relativně malé plošné náročnosti. Také napájecí zdroj pro elektrody je menší, poněvadž zařízení obsahuje více slabších elektrod.

Nakonec je výhodné, když pod výsypkami spojených těles je uspořádán společný sběrný dopravník ošeřeného práškového nebo granulovaného materiálu, který dopraví ošetřený prášek do zásobníku.

Výhody zařízení podle technického řešení spočívají v tom, že umožňuje kontinuální linkový (průmyslový) provoz, tzn. že pracuje v kontinuálním režimu. Zařízení je efektivní a produktivní, přičemž zvýšení produktivity lez realizovat na malé půdorysné ploše, tzn. v menších provozech. Zařízení má menší nároky na napájecí zdroj elektrod, a zejména umožňuje intenzivní několikanár sobné ošetření povrchu práškového nebo granulovaného materiálu během jediného průchodu tělesem.

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení bude blíže osvětleno pomocí výkresů, na nichž znázorňují obr. 1 vertikální řez zařízením sestávajícím ze čtyř spojených dutých těles se spodním přívodem míchacího a/nebo reaktivního plynu, obr. 2 půdorys zařízení podle obr. 1, obr. 3 vertikální řez zařízením sestávajícím ze čtyř spojených dutých těles se spodním přívodem míchacího plynu a s bočními tryskami přivádějícími reaktivní plyn, obr. 4 půdorys zařízení podle obr. 3.

Příklady provedení technického řešení

Rozumí se, že dále popsané a zobrazené konkrétní příklady uskutečnění technického řešení jsou představovány pro ilustraci, nikoli jako omezení příkladů provedení technického řešení na uve-2CZ 16639 Ul děné případy. Odbornici znalí stavu techniky najdou nebo budou schopni zjistit za použití rutinního experimentování větší či menší počet ekvivalentů ke specifickým uskutečněním technického řešení, která jsou zde speciálně popsána. I tyto ekvivalenty budou zahrnuty v rozsahu následujících nároků na ochranu.

V prvém příkladu provedení, znázorněném na obr. 1 a obr. 2, sestává zařízení podle technického řešení ze čtyř spojených dutých těles I ve tvaru dutého kvádru. Počet těles i ovšem není omezen, a řídí se požadovaným výkonem zařízení a prostorovými parametry provozu. Krajní stěny i vnitřní společné stěny těles I jsou tvořeny vysokofrekvenčními elektrodami 2, 2', z nichž vždy jedna je izolovaná. Spodní části těles i se jehlanovitě zužují do obdélníkové výsypky 4, po jelo jichž stranách jsou proti sobě šikmo uspořádány dva přívody 5 míchacího a reaktivního plynu 7, vystupující uvnitř tělesa I pod úhlem a - 60° nad vodorovnou rovinu. Nad tělesy I je společná násypka 3, kterou do těles J, padá práškový materiál 6, aby byl v prostoru tělesa I mezi elektrodami 2, 2/. ošetřen plazmou, přičemž pohyb materiálu 6 v tělese I probíhá shora dolů v důsledku gravitačních sil. Míchací a reaktivní plyn 7 je pod tlakem vháněn přívody 5 dovnitř tělesa i proti směru padajícího materiálu 6. Materiál 6 má nízkou měrnou hmotnost, a působením proudů plynu 7 víří, vrací se a znovu padá dolů uvnitř tělesa i, a během tohoto vířivého pohybuje několikrát ošetřen plazmou a reaktivní složkou plynu 7 ze všech stran, aby nakonec vypadl výsypkou 4 na dopravník 10 a byl dopraven do zásobníku.

Na obr. 3 a obr. 4 je znázorněn druhý příklad provedení, zařízení, které je shodné s prvým příkla20 dem provedení, až na to, že dovnitř každého tělesa I jsou v části mezi násypkou 3 a výsypkou 4, tj. přibližně ve středové výšce těles I, bočně zavedeny dvě protilehlé dvojice trysek 8 přivádějících reaktivní plyn 9. Zařízení pracuje stejně jako v prvém příkladu provedení, s tím rozdílem, že míchací plyn 7 slouží jen k promíchávání materiálu 6, a neobsahuje žádnou reaktivní složku. Ta je jako reaktivní plyn 9 přiváděna bočními tryskami 8 samostatně dovnitř těles i.

V experimentálním provozu zařízení podle technického řešení byl ošetřen polyetylenový prášek Borealis CB 9155-01 o velikosti frakce 250 pm, který násypkou 3 propadával do tělesa I, kde byl ošetřen plazmou mezi dvěma deskovými vysokofrekvenčními elektrodami 2, 2/_ (22 kV, 50 Hz). Experimenty byly provedeny za atmosférického tlaku a pokojové teploty (20 až 23 °C), byla •v měřena mj. i vlhkost materiálu 6.

Průmyslová využitelnost

Zařízení podle technického řešení lze využít pro ošetření povrchu práškových nebo granulovaných materiálů, např. plastů, keramiky apod.

Claims (6)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Zařízení pro atmosférickou plazmovou úpravu povrchu práškového nebo granulovaného

   35 materiálu (6) sestávající z alespoň jednoho vertikálního nebo šikmého dutého tělesa (1), uzpůsobeného pro současný průchod práškového nebo granulovaného materiálu (6) a plynu (7), a opatřeného vysokofrekvenčními elektrodami (2, 2’), z nichž alespoň jedna je galvanicky oddělená od vnitřku tělesa (1), vyznačující se tím, že těleso (1) je vytvořeno ve tvaru dutého kvádru, opatřeného shora násypkou (3) a dole výsypkou (4), na jehož půdorysně protilehlých delších

   40 stěnách jsou uspořádány elektrody (2, 2'), a do jeho spodní části je zaústěn alespoň jeden přívod (5) míchacího a/nebo reaktivního plynu (7), jehož výstup uvnitř tělesa (1) je orientován pod úhlem 15° < a < 90° šikmo nad vodorovnou rovinu.
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že spodní část tělesa (1) se jehlanovitě zužuje do obdélníkové výsypky (4), a v oblasti jejích delších stran jsou uspořádány proti

   45 sobě dva přívody (5) míchacího a/nebo reaktivního plynu (7).

   -3CZ 16639 Ul
3. 3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že dovnitř tělesa (1) je v části mezi násypkou (3) a výsypkou (4) bočně zavedena alespoň jedna tryska (8) s přívodem reaktivního plynu (9).
4. 4. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že trysky (8) jsou protilehle uspo5 řádány v půdorysně kratších stěnách tělesa (1).
5. 5. Zařízení podle alespoň jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že sestává z více těles (1) uspořádaných vedle sebe a spojených v jeden celek, přičemž vnitřní elektrody (2, 2') jsou společné pro sousední tělesa (1).
6. 6. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že pod výsypkami (4) spojených ío těles (1) je uspořádán společný sběrný dopravník (10) ošetřeného práškového nebo granulovaného materiálu (6).