ES2297504T3 - Dispositivo para la filtracion continua de mezclas de materiales. - Google Patents

Dispositivo para la filtracion continua de mezclas de materiales. Download PDF

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Abstract

Dispositivo para la filtración continua de mezclas de materiales, en especial para la separación de impurezas de masas fundidas de plástico, con un elemento filtrante (2) cilíndrico hueco dispuesto dentro de una carcasa (1), un espacio anular (22) limitado por la cara exterior del elemento filtrante (2) y una pared interior de la carcasa (1) y al menos un rascador (23) que se puede presionar contra el elemento filtrante (2) mediante un dispositivo de reglaje para eliminar las impurezas retenidas en el elemento filtrante (2) mediante un movimiento relativo del elemento filtrante (2) y el rascador (23), caracterizado porque el dispositivo de reglaje contiene un captador de presión (42, 53) dispuesto en un manguito de empalme (19) de la carcasa (1) y un elemento de ajuste (43) conectado con el captador de presión (42, 53) para ajustar la presión de apriete del rascador (23) en función de la presión registrada por el captador de presión (42, 53), en el que el captador de presión (42, 53) registra la presión de la mezcla de materiales corriente arriba del elemento filtrante (2) y emite señales de mando para el elemento de ajuste (43) que está configurado en forma de cilindro de ajuste (32, 33, 48) hidráulico con un émbolo de presión (33) desplazable dentro de una carcasa de cilindro (32) y un vástago de émbolo (48) unido con el rascador (23) y que convierte las señales de mando emitidas por el elemento de ajuste (43) en una presión de apriete para el rascador (23).

Description

Dispositivo para la filtración continua de mezclas de materiales.
La invención se refiere a un dispositivo para la filtración continua de mezclas de materiales, en particular para la separación de impurezas de masas fundidas de plástico, según el preámbulo de la reivindicación 1.
Los plásticos usados o residuos plásticos presentan habitualmente altas proporciones de cuerpos extraños, por ejemplo piezas metálicas, restos de papel, vidrio, plásticos secundarios y similares. Estos cuerpos extraños o impurezas generalmente se han de eliminar antes de reciclar los plásticos. Esto a menudo se lleva a cabo plastificando primero los plásticos usados por calentamiento y filtrando a continuación la masa fundida de plástico. Para ello se usan los denominados filtros de masa fundida, por medio de los cuales se separan los cuerpos extraños metálicos o no metálicos o los plásticos de mayor punto de fusión. Sin embargo, para permitir una filtración continua y sin fallos, los filtros de masa fundida deben limpiarse constantemente.
Por el documento US 4470904 se conoce un dispositivo separador en el que la masa fundida de plástico sucia se introduce a presión en el espacio interior de un elemento filtrante cilíndrico hueco dispuesto en una carcasa. En el espacio interior del elemento filtrante está dispuesto, en dirección coaxial a éste, un árbol rasqueteador accionado por giro que limita un espacio anular interior con la pared interior del elemento filtrante y que en su cara exterior lleva varias rasquetas que discurren en sentido oblicuo a la orientación del eje y forman una espira de tornillo sinfín. Los residuos retenidos por el elemento filtrante en su cara interior son transportados por las rasquetas, mediante la rotación del árbol rasqueteador, a lo largo del elemento filtrante hacia una salida de material axialmente opuesta al extremo de entrada del espacio anular interior. Por su cara interior las rasquetas son presionadas de forma elástica contra la superficie interior del elemento filtrante. Sin embargo, este reglaje elástico de las rasquetas presenta el problema de que las rasquetas se pueden levantar de la superficie del elemento filtrante como consecuencia de la presión ejercida por la masa fundida de plástico y perder de este modo su efecto. Por otra parte, una presión de reglaje demasiado alta conduce a un mayor rozamiento entre el elemento filtrante y las rasquetas, lo que conlleva un desgaste más rápido.
En el documento WO 97/26973 se da a conocer un dispositivo genérico para la filtración de material plástico termoplástico plastificado, con un elemento filtrante cilíndrico hueco dispuesto dentro de una carcasa, un espacio anular limitado por la cara exterior del elemento filtrante y una pared interior de la carcasa y varias rasquetas en contacto con la cara exterior del elemento filtrante para la eliminación de las impurezas retenidas en el elemento filtrante. Las rasquetas contienen un borde rasqueteador en contacto con el elemento filtrante y son presionadas contra el elemento filtrante mediante resortes. Además se señala que la presión del material plástico alimentado también se puede aprovechar adicional o exclusivamente para la generación de la presión de apriete de los rascadores.
El objetivo de la invención es crear un dispositivo del tipo mencionado al principio que permita eliminar mejor los residuos retenidos en el elemento filtrante.
Este objetivo se alcanza mediante un dispositivo con las características de la reivindicación 1. En las reivindicaciones subordinadas se indican variantes convenientes y formas de realización ventajosas de la invención.
Una ventaja esencial del dispositivo de acuerdo con la invención reside en que la presión de apriete del rascador se puede ajustar automáticamente y sin intervenciones externas a las condiciones reales. Si, por ejemplo, la presión del material alimentado sube y, en consecuencia, aumenta el riesgo de que el rascador se levante, también se aumenta de acuerdo con la invención automáticamente y sin intervención externa la presión de apriete. Si, por el contrario, la presión del material alimentado baja, también la presión de apriete del rascador se reduce de forma correspondiente, disminuyendo así el rozamiento entre el rascador y el elemento filtrante.
En una forma de realización conveniente de la invención, el captador de presión es un transductor piezométrico de presión hidráulico que registra la presión del material alimentado corriente arriba del elemento filtrante y la convierte en una señal de mando hidráulica. El elemento de ajuste consta de un cilindro de ajuste que está unido con el transductor piezométrico de presión hidráulico a través de un conducto hidráulico y por medio del cual se convierte la presión de mando en una presión de apriete para el rascador.
El captador de presión también puede ser un transductor piezométrico de presión eléctrico que proporciona señales de mando correspondientes para una válvula reguladora de presión o un elemento de ajuste eléctrico.
En el dispositivo de acuerdo con la invención, los residuos de filtración se desprenden de la superficie del filtro en dirección radial, de modo que se eliminan de la manera más rápida de la superficie del filtro. Los residuos no se empujan en dirección axial a lo largo de la superficie del filtro, de manera que se puede reducir el desgaste y mejorar la estabilidad del dispositivo. Gracias a la menor solicitación abrasiva del filtro también se pueden usar filtros de estructura más sencilla y más económicos.
El material desprendido por el rascador se descarga convenientemente mediante una rosca transportadora o similares. El elemento filtrante y la rosca transportadora pueden accionarse por separado, lo que permite la regulación separada de las velocidades de limpieza y de descarga de los cuerpos extraños. Mediante una regulación de este tipo se puede alcanzar una muy elevada concentración de cuerpos extraños y, por lo tanto, un alto rendimiento del material primario. En una realización conveniente, el dispositivo transportador consta de una rosca transportadora accionada por motor y giro. Las frecuencias de giro del filtro y de la rosca transportadora se pueden regular por separado, de manera que se puede alcanzar una muy elevada concentración de sustancias perturbadoras junto con una óptima superficie de filtración activa. El filtro y la rosca transportadora pueden presentar direcciones de giro iguales u opuestas dependiendo del tipo de plástico.
De la descripción siguiente de un ejemplo de realización preferido mediante el dibujo se desprenden más peculiaridades y ventajas de la invención. Muestran:
La figura 1 un primer ejemplo de realización de un dispositivo separador en corte longitudinal;
la figura 2 un corte transversal del dispositivo separador de la figura 1;
la figura 3 un corte transversal de un segundo ejemplo de realización de un dispositivo separador;
la figura 4 una primera forma de realización de un dispositivo de reglaje para presionar un rascador contra el tubo filtrante y
la figura 5 una segunda forma de realización de un dispositivo de reglaje.
El dispositivo de filtración representado esquemáticamente en la figura 1 para la filtración de masas fundidas de plástico contaminadas contiene una carcasa 1 en la que está dispuesto un elemento filtrante 2 cilíndrico hueco que puede girar alrededor de un eje central 3. El elemento filtrante 2 está montado sobre un árbol portador 4 accionado por motor. Éste contiene una pieza motriz 5 más delgada colocada en la carcasa 1, una pieza de alojamiento 6 ensanchada para el filtro 2 de masa fundida y un muñón 7 más delgado que está alojado de forma giratoria en un taladro 8 correspondiente de una tapa de cojinete 9 sujeta a la carcasa 1.
El elemento filtrante 2 consta de un tubo filtrante 11 provisto de numerosas aberturas de paso 10 radiales y un elemento de apoyo 12 cilíndrico hueco que está unido en arrastre de forma con el árbol portador 4 y sobre el que está calado el tubo filtrante 11. El tubo filtrante 11 en forma de tamiz puede elaborarse, por ejemplo, a partir de una chapa de acero provista de las aberturas de paso 10, que se curva en forma de tubo y a continuación se suelda. Convenientemente se fabrica a partir de un acero resistente al desgaste y estable a la corrosión y se endurece. El tubo filtrante 11 también puede proveerse de recubrimientos superficiales por medio de los cuales se pueden mejorar la resistencia al desgaste y otras propiedades. Las aberturas de paso 10 están realizadas en forma de taladros con una sección transversal que aumenta en dirección de la corriente. Las aberturas de paso 10 pueden, por ejemplo, estrecharse de forma cónica hacia fuera. El elemento de apoyo 12 cilíndrico hueco presenta, en su cara exterior, varios canales colectores 13 realizados en forma de ranura o rosca plana circunferencial, desde los que parten hacia el interior varios taladros de salida 14 radiales distanciados de forma equiangular a lo largo del perímetro.
Como se desprende de las figuras 1 y 2, los taladros de salida 14 radiales desembocan en hendiduras colectoras 15 axiales que están dispuestas dentro del árbol portador 4 distribuidas a lo largo del perímetro de la pieza de alojamiento 6 ensanchada a las mismas distancias angulares que los taladros de salida y forman un espacio interior para recoger el material filtrado. Las hendiduras colectoras 15, que se ensanchan en dirección de la corriente, conducen a un canal colector 16 central que desemboca, a través de un segmento oblicuo, en un primer canal anular 17 situado en el interior de la carcasa. Desde el primer canal anular 17 parte un primer taladro lateral situado en el interior de la carcasa 1 hacia un canal de salida 18 de un manguito de empalme 19. En el manguito de empalme 19 se encuentra también un canal de entrada 20 que conduce, a través de un segundo taladro lateral situado en el interior de la carcasa 1, hacia un segundo canal anular 21 situado en la carcasa 1. Este canal anular 21 está en contacto con un espacio anular 22 limitado por la pared interior de la carcasa 1 y la pared exterior del tubo filtrante 11.
Como se desprende de la figura 2, en la parte inferior de la carcasa 1 está dispuesto en forma de cuchilla, cuchillo o similares un rascador 23 que discurre en dirección axial a lo largo de toda la longitud del tubo filtrante 11 y está en contacto con la cara exterior de éste de tal manera que los residuos o impurezas retenidos en el elemento filtrante 2 son descargados en dirección radial por el camino más corto y sin rozar el elemento filtrante. El rascador 23 está dispuesto de forma oblicua respecto a la cara exterior del elemento filtrante 2 e inclinado hacia la dirección de giro de éste. En la realización representada el rascador 23 está dispuesto, por ejemplo, en un ángulo de inclinación \alpha de alrededor de 45º respecto a un plano central 40 del elemento filtrante 2 y es presionado contra la pared exterior del tubo filtrante 11 mediante un dispositivo de reglaje descrito con más detalle a continuación y representado esquemáticamente en la figura 4. En proximidad inmediata del rascador 23 está dispuesta, dentro de la carcasa 1, una rosca transportadora 24 paralela al eje central 3 del elemento filtrante 2 que conduce a lo largo de la cara exterior del elemento filtrante 2 hacia una abertura de salida. La rosca transportadora 24 está dispuesta de tal manera que los residuos desprendidos radialmente por el rascador 23 se transfieren directamente a la rosca transportadora 24 y son transportados por ésta hacia el exterior en dirección de la flecha 25 de la figura 1. En la realización mostrada en la figura 2 el rascador 23 está sujeto en un árbol hueco 26 que rodea la rosca transportadora 24 y dispuesto de forma giratoria dentro de la carcasa 1, y se puede girar mediante una palanca de reglaje 27. De este modo se pueden variar el ángulo de inclinación \alpha y la fuerza de apriete del rascador 23. En el árbol hueco 26, en la zona de salida del material de la rosca transportadora 24, están previstos unos canales de refrigeración 29. Por medio de ellos se puede lograr enfriar el material transportado por la rosca transportadora 24 para formar una barrera térmica.
El rascador 23 también puede estar montado en la carcasa 1 en una posición angular predeterminada, como se muestra en la figura 3. En este caso, el rascador 23 es guiado de forma desplazable en una hendidura 31 oblicua situada en la carcasa y presionado contra la cara exterior del tubo filtrante 11 mediante un elemento de ajuste de un dispositivo de reglaje descrito con más detalle a continuación.
En el manguito de empalme 19 están previstos en la zona del canal de entrada 20, por el lado de entrada, un captador de presión 35 de masa y en la zona del canal de salida 18, por el lado de salida, un captador de presión 34 de masa. Éstos están conectados a un dispositivo de mando electrónico 36 para dirigir el dispositivo de filtración. Mediante el dispositivo de mando electrónico 36 se puede dirigir, por ejemplo, el movimiento giratorio del elemento filtrante 2 y de la rosca transportadora 24 en función de la presión diferencial registrada. De este modo es posible hacer girar el elemento filtrante 2 y la rosca transportadora 24 de forma intermitente en función de dos valores de presión dados (max-min) y reducir así el desgaste. Entre el canal de entrada 20 y el canal de salida 18 está dispuesto un canal de drenaje 41 que atraviesa el manguito de empalme 19 y la carcasa 1. De esta forma se puede evitar la penetración de proporciones de cuerpos extraños en el producto a través del punto de apoyo.
En la figura 4 se muestra un primer ejemplo de realización de un dispositivo de reglaje para presionar el rascador 23 realizado en forma de un cuchillo o una cuchilla contra la cara exterior del tubo filtrante 11 en función de la presión de la mezcla de materiales alimentada. El dispositivo de reglaje consta de un captador de presión 42 para el registro de la presión de la mezcla de materiales corriente arriba del elemento filtrante 2 y un elemento de ajuste 43 conectado con el captador de presión 42 para ajustar la presión de apriete del rascador 23 en función de la presión registrada por el captador de presión 42. En el dispositivo de reglaje hidráulico mostrado en la figura 4 el captador de presión 42 es un transductor piezométrico de presión hidráulico con un émbolo de presión 45 desplazable dentro de una carcasa de émbolo 44 que por su cara frontal está unido a un perno de presión 46 que sobresale respecto a la carcasa de émbolo 44. La otra cara frontal del émbolo de presión 45 y la carcasa de émbolo 44 limitan una cámara de presión 47 rellena de líquido hidráulico. El captador de presión 42 está montado en el manguito de conexión 19 de manera que el perno de presión 46 penetra en el canal de entrada 20.
El elemento de ajuste 43 se compone de un cilindro de ajuste que contiene un émbolo de presión 33 desplazable dentro de una carcasa de cilindro 32 con un vástago de émbolo 48 que sobresale hacia fuera. El extremo anterior del vástago de émbolo 48 está unido con el rascador 23. La cara frontal posterior del émbolo de presión 33 limita, junto con la carcasa de cilindro 32, un espacio de presión 49 que está en contacto con la cámara de presión 47 del captador de presión 42 a través de un conducto hidráulico 50. Dentro de la carcasa de cilindro 32 está dispuesto un resorte de compresión 51 para la generación de una fuerza de retroceso que actúa sobre el émbolo de presión 33. El cilindro de ajuste también se puede realizar en forma de cilindro diferencial de doble acción con una toma de presión 53 adicional para el retroceso.
Mediante el perno de presión 46 se transmite la presión del material alimentado a través del canal de entrada 20 al émbolo de presión 45, que genera en la cámara de presión 46 una presión de mando correspondiente. Esta presión de mando también se aplica, a través del conducto hidráulico 50, al espacio de presión 49 del elemento de ajuste 43 y se encarga de presionar el rascador 23 contra el tubo filtrante 11 a través del émbolo de presión 33 y el vástago de presión 48. Cuando aumenta la presión en el canal de entrada 20, el rascador 23 también es presionado con más fuerza contra el tubo filtrante 11.
En la figura 5 se muestra una alternativa más para el dispositivo de reglaje. En él está previsto, en el manguito de empalme 19, un transductor piezométrico de presión 53 eléctrico que registra la presión de la masa fundida de plástico dentro del canal de entrada 20 y la convierte en señales eléctricas proporcionales a ella. Las señales emitidas por el transductor piezométrico de presión 53 se convierten, en un dispositivo de mando electrónico 54, en señales de mando correspondientes para una válvula reguladora de presión 55. La válvula reguladora de presión 55 está conectada con el elemento de ajuste 43 a través de un conducto de presión 56. Mediante la válvula reguladora de presión 55 se puede ajustar la presión de mando del elemento de ajuste 43 hidráulico, y por lo tanto la presión de apriete del rascador 23, en función de la presión registrada por el transductor piezométrico de presión 53.
En el dispositivo antes descrito, la mezcla de materiales contaminada (predominantemente masa de plástico plástica) se introduce, según la figura 1, a presión a través de la abertura de entrada 20 en dirección de la flecha 37 en el espacio anular 22 y a través de las finas aberturas de paso 10 del tubo filtrante 11 del elemento filtrante 2 giratorio. El material filtrado llega a través del tubo filtrante 11 y el elemento de apoyo 12, con las ranuras colectoras 13 y los taladros de salida 14, y mediante el árbol portador 6 a la abertura de salida 18 y se puede extraer por ella en dirección de la fecha 38. Los residuos retenidos en el tubo filtrante 11 se desprenden mediante el rascador 23 al girar el tubo filtrante 11 y se transfieren directamente a la rosca transportadora 24 giratoria sin tocar el filtro. Los residuos se transportan hacia la salida mediante la rosca transportadora 24 y se pueden descargar de ella en dirección de la flecha 25.
La invención no está limitada al ejemplo de realización antes descrito. Así, por ejemplo, también se puede llevar a cabo una filtración en la que la dirección de flujo va desde el interior hacia el exterior, estando dispuesto entonces el rascador en la cara interior del elemento filtrante cilíndrico hueco. El elemento filtrante también puede realizarse de forma estacionaria y el rascador, de forma giratoria.

Claims (13)

1. Dispositivo para la filtración continua de mezclas de materiales, en especial para la separación de impurezas de masas fundidas de plástico, con un elemento filtrante (2) cilíndrico hueco dispuesto dentro de una carcasa (1), un espacio anular (22) limitado por la cara exterior del elemento filtrante (2) y una pared interior de la carcasa (1) y al menos un rascador (23) que se puede presionar contra el elemento filtrante (2) mediante un dispositivo de reglaje para eliminar las impurezas retenidas en el elemento filtrante (2) mediante un movimiento relativo del elemento filtrante (2) y el rascador (23), caracterizado porque el dispositivo de reglaje contiene un captador de presión (42, 53) dispuesto en un manguito de empalme (19) de la carcasa (1) y un elemento de ajuste (43) conectado con el captador de presión (42, 53) para ajustar la presión de apriete del rascador (23) en función de la presión registrada por el captador de presión (42, 53), en el que el captador de presión (42, 53) registra la presión de la mezcla de materiales corriente arriba del elemento filtrante (2) y emite señales de mando para el elemento de ajuste (43) que está configurado en forma de cilindro de ajuste (32, 33, 48) hidráulico con un émbolo de presión (33) desplazable dentro de una carcasa de cilindro (32) y un vástago de émbolo (48) unido con el rascador (23) y que convierte las señales de mando emitidas por el elemento de ajuste (43) en una presión de apriete para el rascador (23).
2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el captador de presión es un cilindro maestro (42) hidráulico.
3. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque el cilindro maestro (42) hidráulico contiene un émbolo de presión (45) desplazable dentro de una carcasa de émbolo (44) y un perno de presión (46) que penetra en el canal de entrada (20).
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el captador de presión (42) y el elemento de ajuste (43) están conectados entre sí a través de un conducto hidráulico (50).
5. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el captador de presión es un transductor piezométrico de presión (53) eléctrico.
6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque el transductor piezométrico de presión (53) eléctrico está conectado con el elemento de ajuste (43) a través de un dispositivo de mando electrónico (54) y una válvula reguladora de presión (55).
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el elemento filtrante (2) está dispuesto dentro de la carcasa (1) de forma giratoria por motor alrededor de un eje central (3).
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el rascador (23) está dispuesto de forma oblicua respecto al elemento filtrante (2).
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el rascador (23) está dispuesto en un ángulo de inclinación (\alpha) respecto a un plano central (40) del elemento filtrante (2).
10. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado porque el ángulo de inclinación (\alpha) del rascador (23, 28, 30) es variable.
11. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque en la carcasa (1) está dispuesta una rosca transportadora (24) prevista en proximidad inmediata del rascador (23) para el transporte de las impurezas eliminadas del elemento filtrante (2) por el rascador (23, 28, 30) en dirección radial.
12. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado porque el elemento filtrante (2) accionado por giro y motor y la rosca transportadora (24) se pueden accionar por separado.
13. Dispositivo según la reivindicación 12, caracterizado porque la frecuencia de giro del elemento filtrante (2) y la frecuencia de giro de la rosca transportadora (24) se pueden regular por separado.
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