ITMI20112237A1 - Dispositivo e procedimento per filtraggio di materie plastiche - Google Patents

Description

“DISPOSITIVO E PROCEDIMENTO PER FILTRAGGIO DI MATERIE PLASTICHEâ€

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un dispositivo e un procedimento di filtraggio per materie plastiche, generalmente allo stadio fluido. Più in dettaglio, l’invenzione riguarda un dispositivo di filtraggio provvisto di un sistema di sostituzione automatica dei filtri oltre che di un sistema di pulizia dei filtri con flusso di ritorno.

In particolare, l'invenzione riguarda la filtrazione di masse polimeriche da riciclo; tali masse vengono ottenute da materiali di recupero o di scarto, fuse ed alimentate in pressione attraverso filtri, in genere formati da reti metalliche per bloccare i materiali inquinanti quali ceneri, polveri, carta, metalli, zuccheri, legno, vetro ed altro.

Durante il processo di filtrazione, l’accumularsi di scorie sui filtri dell’impianto porta ad una progressiva occlusione delle maglie filtranti e ad una conseguente riduzione di efficacia dell’intero processo. Quando l’efficienza dei filtri si riduce eccessivamente, si rende necessaria la loro pulizia e se la pulizia à ̈ inefficace si rende necessaria la loro sostituzione.

Sono pertanto stati ideati diversi sistemi in cui i filtri possono essere automaticamente puliti per mezzo di un flusso inverso di polimero senza avere la necessità di essere rimossi e sostituiti completamente quando la loro efficienza si riduce.

IT01277735 descrive una unità filtrante per materiali termoplastici che consente la pulizia dei filtri di impianti di trattamento di termoplastici riciclati, come ad esempio estrusori. In tale brevetto il materiale fluido à ̈ alimentato in pressione su un sistema di filtri la cui pulizia si attiva in automatico quando si verifica una caduta di pressione a valle di ciascun filtro. I filtri sono fissi e la pulizia del filtro avviene per inversione del flusso di materiale fluido filtrato a bassa pressione. La domanda di brevetto internazionale WO2008/104863, a nome della Richiedente, descrive un dispositivo per il filtraggio di materie plastiche dotato di una posizione di pulizia del filtro in controflusso.

US5417856, corrispondente a WO92/16351, descrive un apparato per il filtraggio di materiale termoplastico comprendente un blocco base all’interno del quale à ̈ mobile un corpo scorrevole su cui sono montati un filtro e un serbatoio con pistone. Nella fase di pulizia del filtro, il pistone forza il polimero pulito precedentemente accumulato nel serbatoio, mobile con il supporto, attraverso il filtro in direzione di controflusso fino ad un canale di scarico. Come nei documenti sopracitati, i canali di scarico sono posti centrali al filtro ed hanno diametro inferiore a quello del filtro.

Le soluzioni sopra discusse, pur fornendo un sistema in cui il filtro viene sottoposto a controflusso di polimero, soffrono di notevoli inconvenienti durante le operazioni di sostituzione del filtro, che devono essere eseguite quando, dopo una serie di cicli di pulizia, non à ̈ più possibile rimuovere in modo soddisfacente le impurità dal filtro che quindi deve essere sostituito.

Infatti, le operazioni di sostituzione del filtro non sono agevoli e prevedono l’intervento manuale di un operatore.

In US5417856 il cambio del filtro viene eseguito determinando lo scorrimento del filtro all’esterno dell’unità di base del dispositivo e quindi rendendolo accessibile ad un operatore che manualmente procede alla rimozione del filtro usato e all’installazione di un nuovo filtro.

Anche in WO2008/104863 per eseguire la sostituzione del filtro esso viene spostato all’esterno del dispositivo mediante lo scorrimento del corpo di base – nel quale esso à ̈ alloggiato - rispetto al corpo di base del dispositivo, rendendo il filtro accessibile per l’intervento di un operatore.

Come appena descritto, generalmente le operazioni di sostituzione del filtro, ovverosia l’espulsione del filtro usato e l’installazione di un filtro nuovo vengono eseguite manualmente da un operatore.

Ovviamente tali operazioni risultano particolarmente difficoltose e rischiose da eseguire a causa delle elevate temperature a cui si trova il filtro, dovute al calore del fluido termoplastico che lo attraversa durante le operazioni di filtraggio.

Ne segue che i filtri non sono agevolmente removibili e molto spesso tali operazioni richiedono tempi lunghi che influiscono negativamente sull’efficienza del sistema di filtraggio, prevedendo in alcuni casi lunghe e quindi indesiderate interruzioni del flusso di materiale termoplastico alimentato al dispositivo.

Si presenta pertanto la necessità di realizzare un dispositivo ed un processo per il filtraggio di materie plastiche che siano veloci, efficienti che garantiscano la rapida e semplice sostituzione dei filtri oltre che la loro pulizia.

Scopo della presente invenzione à ̈ quello di risolvere i problemi dei dispositivi noti nella tecnica, brevemente sopra descritti, mediante la realizzazione di un dispositivo filtrante che consenta la sostituzione dei filtri, in modo semplice, rapido senza la necessità che un operatore debba manualmente intervenire. Questo ed altri scopi vengono raggiunti dalla presente invenzione che concerne un dispositivo secondo la rivendicazione 1, comprendente un blocco base, almeno un corpo scorrevole che à ̈ mobile nel blocco base, ed almeno un filtro montato sul corpo scorrevole e mobile con esso tra almeno una posizione di filtraggio (F), in cui sono presenti almeno un condotto di alimentazione al filtro del materiale da filtrare ed almeno un condotto di uscita dal filtro del materiale filtrato, e almeno una posizione (S) di sostituzione del filtro in cui sono presenti mezzi di espulsione del filtro dal corpo scorrevole.

Vantaggiosamente, la presenza di almeno una posizione di sostituzione e di mezzi di espulsione in tale posizione consente di eseguire le operazioni di sostituzione del filtro in modo automatico e sicuro, eliminando, o quantomeno riducendo notevolmente l’intervento dell’operatore e la sua esposizione alle alte temperature.

I mezzi di espulsione determinano lo spostamento del filtro da rimuovere dal dispositivo applicando su di esso una forza che ne determina espulsione dal corpo scorrevole. Più in dettaglio, i mezzi di espulsione contattano e spostano, direttamente o indirettamente, il filtro in una direzione (Y), ortogonale o inclinata, rispetto alla direzione di scorrimento (X) del corpo scorrevole, in modo tale da determinarne l’espulsione dal corpo scorrevole.

Secondo un aspetto della presente invenzione, mezzi di espulsione sono scelti tra attuatori lineari, pistoni idraulici, pistoni pneumatici, o altri mezzi simili capaci di contattare il filtro e determinarne uno spostamento rispetto al corpo scorrevole entro il quale esso à ̈ alloggiato, come detto, preferibilmente in una direzione ortogonale o inclinata rispetto alla direzione di movimento del corpo scorrevole del dispositivo.

Il corpo scorrevole del dispositivo à ̈ dotato di uno o più alloggiamenti per il filtro che hanno dimensioni tali da consentire l’installazione del filtro ed il suo passaggio attraverso il corpo scorrevole (da una parte all’altra, del corpo scorrevole).

In particolare, secondo un aspetto della presente invenzione la sezione trasversale del filtro à ̈ minore della sezione trasversale dell’alloggiamento.

Secondo una forma di realizzazione preferita, la direzione di spostamento (Y) imposta dai mezzi di espulsione al filtro, à ̈ allineata o inclinata rispetto al centro (o asse centrale) del filtro e/o della sezione dell’alloggiamento del corpo scorrevole in cui à ̈ disposto il filtro e/o allineata o inclinata rispetto al flusso del materiale termoplastico all’interno del filtro.

Va notato che con il termine allineata si vuole intendere sia il caso in cui la direzione à ̈ coincidente o parallela rispetto al centro (o asse centrale) del filtro e/o della sezione dell’alloggiamento del corpo scorrevole in cui à ̈ disposto il filtro e/o rispetto al flusso del materiale termoplastico all’interno del filtro.

Di preferenza, i mezzi di espulsione sono esterni al blocco base e sono ad esso vincolati nella posizione di sostituzione in cui viene disposto il filtro mediante lo spostamento del corpo scorrevole rispetto al corpo base.

Secondo un ulteriore aspetto della presente invenzione, i mezzi di espulsione consentono altresì l’installazione automatica di un nuovo filtro all’interno del corpo scorrevole e, vantaggiosamente, come verrà descritto più in dettaglio nel seguito, l’espulsione del filtro usato e l’installazione del nuovo filtro possono essere eseguite contemporaneamente o separatamente.

Infatti, i mezzi di espulsione possono altresì spostare, direttamente o indirettamente, almeno un filtro nuovo in direzione (Y), ortogonale o inclinata rispetto alla direzione di scorrimento (X) del corpo scorrevole, per determinare l’installazione del nuovo filtro nel corpo scorrevole.

Va altresì notato che il dispositivo secondo la presente invenzione può prevedere una posizione (fase) di pulizia del filtro, prima della sua sostituzione, generalmente eseguita mediante la tecnica nota come “controflusso†(backwashing o backflushing o Flushback), come ad esempio descritto nei documenti anteriori sopra brevemente discussi, ed in particolare in WO2008/104863 a nome della Richiedente.

Infatti, secondo la presente invenzione, il corpo scorrevole à ̈ altresì movibile nel blocco base, insieme al filtro, in almeno una posizione di pulizia del filtro (CF), in cui sono presenti mezzi di pulizia per alimentare un flusso di materiale filtrato, in pressione, attraverso il filtro in direzione opposta a quella di filtraggio.

Secondo l’invenzione i mezzi di pulizia per l’alimentazione del materiale in controflusso sono esterni al blocco base e sono vincolati nella posizione di pulizia, vale a dire che detti mezzi sono fissi con il corpo base mentre il filtro trasla con il corpo scorrevole nelle diverse posizioni di filtraggio e di pulizia.

Secondo un aspetto preferenziale dell’invenzione i mezzi di pulizia comprendono un serbatoio, un pistone ed un attuatore ed il dispositivo à ̈ dotato di almeno un condotto derivazione per il collegamento del condotto di uscita del materiale filtrato ai mezzi di pulizia, ed in particolare al serbatoio. Oggetto della presente invenzione à ̈ anche un apparato di filtrazione caratterizzato da almeno un dispositivo filtrante secondo l'invenzione, precedentemente descritto. In una realizzazione preferenziale sono presenti due o più corpi scorrevoli preferibilmente tre (figura 5), oppure due o più dispositivi filtranti, in modo da poter assicurare la continuità del processo di produzione di fluido filtrato, quando una delle unità non à ̈ utilizzabile temporaneamente per la pulizia dei filtro.

Inoltre, secondo una ulteriore possibile forma di realizzazione, il corpo scorrevole del dispositivo secondo la presente invenzione può essere dotato di due o più alloggiamenti per i filtri, in modo tale da avere sempre un filtro operativo disposto nella posizione di filtraggio.

Ulteriore oggetto della presente invenzione à ̈ un procedimento per il filtraggio di materiali termoplastici, mediante un dispositivo del tipo sopra descritto, comprendete le fasi di: spostare mediante il movimento del corpo scorrevole rispetto al blocco base, il filtro in almeno una posizione di filtraggio (F) in cui esso à ̈ interposto tra almeno un condotto di alimentazione al filtro del materiale da filtrare ed almeno un condotto di uscita dal filtro del materiale filtrato; spostare il filtro in almeno una posizione di sostituzione (S) mediante il movimento del corpo scorrevole rispetto al blocco base; azionare mezzi di espulsione del dispositivo per spostare, direttamente o indirettamente, il filtro in una direzione (Y) (ortogonale o inclinata rispetto alla direzione di scorrimento X di detto corpo scorrevole), per determinare l’espulsione del filtro dal corpo scorrevole.

Come detto, l’azionamento dei mezzi di espulsione del dispositivo può essere utilizzata anche per installare un nuovo filtro all’interno del corpo scorrevole. In particolare, la fase di azionare i mezzi di espulsione per espellere il filtro dal corpo scorrevole e la fase di azionare detti mezzi di espulsione per installare il nuovo filtro possono essere eseguite contemporaneamente o separatamente. Va notato che secondo una possibile forma di realizzazione, il procedimento di filtraggio comprende l’ulteriore fase di spostare almeno una volta il filtro dalla posizione di filtraggio (F) in una posizione di pulizia (CF), in cui al filtro viene alimentato materiale filtrato allo stato fluido da una direzione opposta alla direzione di filtraggio, prima di spostare detto filtro nella posizione di sostituzione (S).

Secondo l'invenzione, quando occorre procedere alla pulizia del filtro, il materiale filtrato viene portato in un serbatoio attraverso un condotto di derivazione che, collegando il condotto di uscita del materiale filtrato con il serbatoio, permette di riempirlo. Successivamente tale materiale filtrato viene forzato attraverso il filtro, in direzione opposta a quella di filtraggio, con una pressione compresa nell’intervallo tra 80 e 400 bar, preferibilmente tra 200 e 400 bar, più preferibilmente 400 bar, ed in un tempo di scarico del polimero compreso nell’intervallo tra 0.2 e 10 secondi, preferibilmente tra 0.5 e 5.0 secondi, più preferibilmente tra 1 e 2 secondi. Il dispositivo filtrante secondo la presente invenzione può essere genericamente indicato come sistema Flushback HP, dove con HP si intende high pressure.

Va notato che la combinazione nel dispositivo secondo la presente invenzione di mezzi di espulsione automatica del filtro in una posizione di sostituzione insieme ai mezzi di pulizia, preferibilmente in contro flusso (flushback), consentono di migliorare notevolmente l’efficacia e la velocità di funzionamento del dispositivo di filtraggio. Infatti, dopo alcuni cicli di pulizia in flushback non à ̈ più sufficiente un solo trattamento flushback per ottenere una pulizia sufficiente; in questo caso si rende necessario o sostituire il filtro o effettuare più trattamenti flushback in sequenza con lunghi tempi necessari per entrambe le operazioni. con la presente invenzione a seguito di uno o più cicli di pulizia, la sostituzione del filtro può essere eseguita in modo rapido e semplice (senza l’intervento di un operatore) e senza la necessità di interrompere il processo di filtraggio per lunghi periodi di tempo, come accade nei dispositivo noti nella tecnica e brevemente sopra discussi.

L’invenzione verrà ora descritta più in dettaglio con riferimento ai disegni allegati a titolo illustrativo e non limitativo, nei quali:

- la Figura 1 mostra, in sezione dall’alto, un corpo scorrevole di un dispositivo filtrante secondo l'invenzione in posizione di filtraggio;

- la Figura 2 mostra, in sezione dall’alto, un corpo scorrevole del dispositivo filtrante di fig. 1 durante la fase di precarica del pistone per la fase di pulizia;

- la Figura 3 mostra, in sezione dall’alto, un corpo scorrevole del dispositivo filtrante di fig. 1 in posizione di pulizia;

- la Figura 4 mostra, in sezione dall’alto, un corpo scorrevole del dispositivo filtrante di fig. 1 in posizione di sostituzione del filtro;

- la Figura 5 Ã ̈ una vista laterale del dispositivo filtrante secondo la presente invenzione dotato di tre corpi scorrevoli nel corpo base.

La figura 5 Ã ̈ una vista laterale di una possibile forma di realizzazione del dispositivo di filtraggio 2 secondo la presente invenzione. La figura mostra due dispositivi di filtraggio 2 comprendenti ciascuno tre corpi scorrevoli 7 nel blocco base 3, disposti tra loro sovrapposti.

Ovviamente, il numero di corpi scorrevoli 7 del dispositivo può essere variato a seconda delle esigenze, consentendo di avere sempre un filtro in posizione di filtraggio (F), mentre gli altri due sono sostituiti (in posizione S) oppure subiscono la fase di pulizia (in posizione CF).

Le figure 1 – 4 mostrano in sezione parziale dall’alto un solo corpo scorrevole 7 del dispositivo filtrante 2 che à ̈ mobile nel blocco base 3 fisso, insieme al filtro 6 alloggiato in un corpo scorrevole 7. Ovviamente il funzionamento degli altri corpi scorrevoli 7 à ̈ identico a quello descritto qui di seguito con riferimento alle figure 1 – 4.

Il corpo scorrevole 7 Ã ̈ mobile rispetto al blocco o corpo base 3 in modo tale che il filtro 6 possa essere disposto nella posizione di filtraggio F (figura 1), in una posizione di sostituzione S del filtro 6 (figura 4), e secondo una possibile forma di realizzazione anche in una posizione di pulizia del filtro CF (figure 2 e 3).

Il movimento del corpo scorrevole 7 rispetto al blocco di base avviene preferibilmente lungo una direzione X, mediante mezzi di movimentazione noti nella tecnica come ad esempio pistoni idraulici o pneumatici 7a.

Nella posizione di filtraggio F à ̈ presente almeno un condotto di ingresso 4 per la massa fluida da filtrare, almeno un condotto di uscita 5 del materiale filtrato ed il filtro 6 à ̈ tra essi interposto. Va notato che nel caso in cui il dispositivo à ̈ dotato di più corpi scorrevoli, come nel caso illustrato in figura 5, i canali di ingresso 4 e di uscita 5 per ogni filtro e corpo scorrevole sono collegati, di preferenza, con un'unica sezione di ingresso 4A (figura 5) e un’unica sezione uscita (non mostrata) ricavata nel corpo base 3.

Ovviamente, poiché il filtro 6 à ̈ montato sul corpo scorrevole 7, che à ̈ mobile all’interno del corpo base 3 in direzione ortogonale rispetto all'asse dei condotti del materiale fuso, quando il corpo 7 trasla, sposta con sé il filtro 6 che si porta così nelle diverse posizioni di filtraggio F (figura 1) di sostituzione S del filtro (figura 4) e di pulizia CF (fig.3).

Ovviamente, secondo ulteriori possibili forme di realizzazione, il dispositivo può comprendere anche più corpi scorrevoli, oppure sullo stesso corpo scorrevole 7 à ̈ possibile inserire anche più di un filtro, in modo da avere nello stesso dispositivo filtrante 2 più filtri a disposizione. Così facendo, quando uno dei filtri à ̈ nella fase di sostituzione S, vi à ̈ un altro filtro operativo in posizione di filtraggio F permettendo di non interrompere il processo.

I filtri 6 utilizzabili nel dispositivo secondo la presente invenzione sono composti da una o più maglie sovrapposte atte ad intercettare eventuali impurità presenti nella massa fluida. Secondo un aspetto preferenziale, i filtri 6 sono formati da due semiparti, preferibilmente cilindriche, che vengono accoppiate interponendo tra di esse una o più maglie atte ad intercettare le impurità presenti nel materiale termoplastico che si desidera filtrare. In genere le maglie del filtro sono metalliche, come anche le semiparti. Le semiparti sono sufficientemente resistenti da sopportare le spinte di un pistone espulsore 7a. Come illustrato nelle figure, il corpo scorrevole 7 à ̈ dotato di almeno un alloggiamento 7b che presenta una porzione sostanzialmente cilindrica, nella quale viene disposto il filtro 6, dotato di forma complementare sostanzialmente cilindrica.

Ovviamente, l’alloggiamento 7b per il filtro 6 può essere realizzato secondo altre forme complementari a quella del filtro in modo tale che esso possa essere correttamente inserito nell’alloggiamento.

Come mostrato nelle figure, indipendentemente dalla sua forma, l’alloggiamento 7b ha dimensioni tali da consentire il passaggio attraverso il corpo scorrevole 7, da un parte all’altra dello stesso, del filtro 6.

Più in particolare, le dimensioni della sezione trasversale dell’alloggiamento 7b sono minori rispetto alle dimensioni della sezione trasversale del filtro 6.

Così facendo, il filtro 6 può essere velocemente installato ed espulso mediante i mezzi di espulsione 20 che determinano l’inserimento del filtro da un lato del corpo scorrevole 7 e ne determino l’espulsione dal lato opposto, a seguito del completo passaggio attraverso il corpo scorrevole 7.

Nella forma di realizzazione illustrata nelle figure, l’alloggiamento 7b à ̈ passante nel corpo scorrevole 7 e possiede dimensioni tali da consentire l’alloggiamento ed il passaggio di detto filtro (6) attraverso detto corpo scorrevole (7). In particolare, la sezione trasversale dell'alloggiamento à ̈ costante, o sostanzialmente costante e permette al filtro di essere spinto attraverso l'alloggiamento.

Secondo una forma di realizzazione, il filtro 6 à ̈ installabile nell’alloggiamento 7b mantenendo un po’ di gioco, in altre parole, le dimensioni della sezione trasversale del filtro non sono identiche a quelle della sezione trasversale dell’alloggiamento 7b lasciando quindi uno spazio, seppur molto piccolo e nell'ordine di alcuni decimi di mm (e.g. 0.2-0.8 mm), tra di essi. Le dimensioni del filtro 6 e dell’alloggiamento 7b sono determinate in sede di progetto, in modo tale che lo spazio presente tra di essi viene annullato a seguito della dilatazione termica del filtro dovuta al calore emanato dal materiale termoplastico che investe il filtro durante il funzionamento, ed in particolare durante la fase di filtraggio.

La dilatazione termica del filtro consente di ottenere la perfetta tenuta all’interno dell’alloggiamento 7b.

Secondo una possibile forma di realizzazione, nell’alloggiamento 7b, può essere presente un elemento di supporto o sorreggifiltro che serve come supporto per il filtro 6.

Il filtro 6 oppone una resistenza al passaggio del polimero da filtrare: questa resistenza à ̈ ridotta quando il filtro à ̈ pulito, ma aumenta nel tempo man mano che le maglie di detto filtro si occludono.

La maggiore occlusione delle maglie del filtro 6 comporta un aumento della resistenza che il filtro oppone al passaggio di materiale, determinano una differenza di pressione del fluido nel condotto di alimentazione 4 e nel condotto di uscita 5, che mediante opportuni sensori collegati ad una unità di controllo del dispositivo (non mostrata nelle figure allegate) determina il movimento del filtro, per mezzo dello spostamento in direzione X del corpo scorrevole 7 rispetto al corpo di base 3, nella posizione di pulizia CF o nella posizione di sostituzione S. L’unità di controllo del dispositivo consente di effettuare il modo automatico la sostituzione del filtro usato 6 e l’inserimento (installazione) di un filtro nuovo 6A in modo del tutto automatico azionando i mezzi di espulsione 20 di cui à ̈ dotato il dispositivo nella posizione di sostituzione S.

Infatti, il dispositivo secondo la presente invenzione à ̈ altresì dotato di mezzi di espulsione 20 del filtro disposti in corrispondenza della posizione di sostituzione S in cui viene posizionato il filtro mediante lo spostamento del corpo scorrevole 7, in cui esso à ̈ alloggiato, rispetto al corpo di base 3.

I mezzi di espulsione consentono di rimuovere il filtro 6 dal corpo scorrevole 7 in modo automatico, spostando, direttamente o indirettamente, il filtro 6 in una direzione Y ortogonale o inclinata rispetto alla direzione di scorrimento X del corpo scorrevole 7.

Nella forma di realizzazione illustrata nelle figure i mezzi di espulsione 20 spostano il filtro 6 in una direzione Y che à ̈ ortogonale rispetto al direzione di scorrimento X del corpo di scorrevole 7, e quindi del filtro 6 in esso alloggiato, rispetto alla corpo di base 3.

Secondo un aspetto della presente invenzione, i mezzi di espulsione spostano, direttamente o indirettamente, il filtro (6) in una direzione (Y) allineata o inclinata rispetto al centro (o asse centrale) del filtro e/o allineata o inclinata rispetto al flusso del materiale termoplastico all’interno del filtro.

Si noti che con il termine allineata à ̈ qui usato con il significato sia di coincidente che di parallelo.

Nella forma di realizzazione illustrata nelle figure, la direzione (Y) in cui i mezzi di espulsione spostano il filtro 6 à ̈ coincidente con il centro della sezione dell’alloggiamento 7b in cui à ̈ disposto il filtro 6 ed à ̈ altresì coincidente o parallela con la direzione del flusso del materiale termoplastico all’interno del filtro.

Come illustrato in figura 4, nella pozione di sostituzione S il filtro 6 Ã ̈ posto al di fuori del blocco base 3, a seguito del movimento del corpo scorrevole 7.

Inoltre, i mezzi di espulsione 20 sono di preferenza disposti esternamente rispetto al blocco base 3 e sono ad esso vincolati nella posizione di sostituzione S.

Come visibile nelle figure, i mezzi di espulsione 20 sono dotati di almeno una porzione 23 atta ad entrare in contatto con il filtro e sono scelti tra attuatori lineari, pistoni idraulici, pistoni pneumatici, o mezzi simili atti a contattare il filtro generando una forza su di essi che ne determina lo spostamento rispetto al corpo scorrevole 7. Nella forma di realizzazione illustrata nelle figure, i mezzi di espulsione 20 comprendono un pistone 20a movimentato da un attuatore idraulico o pneumatico 20b. Il pistone 20a può essere movimentato (avanzato e arretrato) lungo la direzione Y mediante l’attuatore 20b.

Va notato che si à ̈ qui utilizzata l’espressione “spostare direttamente o indirettamente†il filtro per indicare che i mezzi di espulsione possono contattare direttamene il filtro da espellere imprimendogli uno spostamento secondo la direzione Y per determinarne l’espulsione dal corpo scorrevole 7, oppure, come illustrato in figura 4, possono spostare il filtro usato 6 mediante l’interposizione un nuovo filtro 6A che deve essere installato all’interno del corpo scorrevole 7.

In quest’ultimo caso, i mezzi di espulsione 20 contattano e spostano il nuovo filtro 6A in una direzione Y, per determinare l’installazione del nuovo filtro 6A nel corpo scorrevole 7. Allo stesso tempo il nuovo filtro 6A contatta e sposta il filtro usato 6 determinandone l’espulsione dal corpo scorrevole 7.

Ne segue che i mezzi di espulsione 20, mediante il loro spostamento lungo la direzione Y consentono sia di espellere il filtro usato 6 dal corpo scorrevole 7, sia di installare un filtro nuovo 6A all’interno del corpo scorrevole 7 in una singola operazione.

Come verrà descritto meglio nel seguito, l’espulsione del filtro usato 6 e l’installazione del nuovo filtro 6A possono avvenire separatamente (anche mediante più mezzi di espulsione separati), oppure le due operazioni possono essere eseguite contemporaneamente, quando lo spostamento dei mezzi di espulsione 20 determinano l’espulsione del filtro usato 6 mediante l’interposizione di un filtro nuovo 6A.

Mediante il medesimo spostamento imposto dai mezzi di espulsione il filtro nuovo 6A viene installato all’interno del corpo scorrevole 7.

Infatti, va tenuto presente che i mezzi di espulsione 20 consentono sia l’espulsione di uno o più filtri usati, sia l’installazione di uno o più filtri nuovi.

Inoltre, il dispositivo secondo la presente invenzione comprende almeno un supporto 21 per sostenere uno o più filtri 6 espulsi dal corpo scorrevole 7 mediante i mezzi di espulsione 20. Nella forma di realizzazione illustrata nelle figure allegate, il supporto comprende una guida inclinata posta a valle del corpo scorrevole 7 lungo la direzione Y in cui vengono spostati i filtri 6 che sono espulsi dal corpo scorrevole 7. Così facendo, quando il filtro usato 6 viene spinto nella direzione Y esso viene espulso dall’alloggiamento 7b del corpo scorrevole 7 per raggiungere il supporto 21. Come visibile in figura 5, il supporto 21 à ̈ inclinato in modo tale da allontanare i filtri 6 espulsi dalla posizione di sostituzione S.

Inoltre, il dispositivo 2 secondo la presente invenzione comprende almeno un supporto di alimentazione 22 di uno o più filtri 6A nuovi da installare nel corpo scorrevole 7 mediante i mezzi di espulsione 20. Nella forma di realizzazione illustrata nelle figure, tale supporto comprende una guida inclinata sulla quale possono essere adagiati uno o più filtri nuovi 6A da installare nel corpo scorrevole 7, che consente di disporre almeno un filtro in corrispondenza dei mezzi di espulsione 20, nella posizione di sostituzione S.

Il procedimento di filtraggio della massa fluida alimentata al dispositivo secondo la presente invenzione comprende la fase di spostare mediante il movimento del corpo scorrevole 7 rispetto al blocco base 3 (in direzione X) il filtro 6 nella posizione di filtraggio F (figura 1), in cui il filtro à ̈ interposto tra il condotto 4 di alimentazione ed il condotto 5 di uscita dal filtro del materiale filtrato.

Quando si rende necessario sostituire il filtro, il corpo scorrevole 7 insieme al filtro 6 usato viene spostato nella posizione di sostituzione S (figura 4) mediante il movimento del corpo scorrevole 7 rispetto al blocco base (3) in direzione X. In tale posizione, vengono azionati i mezzi di espulsione 20, ed in particolare il pistone 20a viene fato avanzare verso il corpo scorrevole, per spostare direttamente o indirettamente il filtro 6 determinandone l’espulsione determinare dal corpo scorrevole 7.

Secondo un aspetto della presente invenzione, i mezzi di espulsione vengono azionati per spostare direttamente o indirettamente il filtro 6 in una direzione Y ortogonale o inclinata rispetto alla direzione di scorrimento X.

Secondo un ulteriore aspetto della presente invenzione, i mezzi di espulsione vengono azionati per spostare direttamente o indirettamente il filtro usato 6 e/o un nuovo filtro 6A in una direzione (Y), allineata o inclinata rispetto al centro (o asse centrale) del filtro e/o allineata o inclinata rispetto al flusso del materiale termoplastico all’interno del filtro

Va altresì notato che l’azionamento dei mezzi di espulsione 20 provoca lo spostamento del filtro, diretto o indiretto in una direzione Y, allineata o inclinata rispetto al centro (o asse centrale) del filtro e/o allineata o inclinata rispetto al flusso del materiale termoplastico all’interno del filtro.

Come già detto, in precedenza, il filtro può essere spostato direttamente mediante i mezzi di espulsione che lo contattano e ne determinano l’espulsione dal corpo scorrevole 7 sul supporto 21 posto esternamente rispetto al corpo scorrevole ed al corpo di base 3.

In questo caso, successivamente, à ̈ prevista la fase di installazione di un nuovo filtro 6A, eseguita sempre nella posizione di sostituzione S, mediante l’azionamento dei mezzi di espulsione 20 che spostano direttamente o indirettamente un nuovo filtro 6A in direzione Y (ortogonale o inclinata rispetto alla direzione di scorrimento X e/o allineata o inclinata rispetto al centro (o asse centrale) del filtro e/o allineata o inclinata rispetto al flusso del materiale termoplastico all’interno del filtro), per determinare l’installazione del nuovo filtro 6A nel corpo scorrevole 7.

Ovviamente, le fasi di espulsione del filtro usato 6 e di installazione del nuovo filtro 6A, possono essere eseguite contemporaneamente ovverosia spostando il filtro usato 6, indirettamente, mediante i mezzi di espulsione 20. In altre parole, il nuovo filtro 6A viene spostato dai mezzi di espulsione 20 che ne determinano l’inserimento all’interno del corpo scorrevole 7 determinando al contempo l’espulsione del filtro usato 6A, come mostrato in figura 4.

In dettaglio, il pistone 20a viene fatto avanzare, in direzione Y, verso il corpo scorrevole 7 spingendo il nuovo filtro 6A all’interno dell’alloggiamento 7b e, contemporaneamente provocando l’espulsione del filtro usato 6, presente nell’alloggiamento 7b del corpo scorrevole 7.

E’ chiaro che la fase di sostituzione del filtro può essere eseguita in modo automatico, senza la necessità dell’intervento manuale di un operatore.

Come già detto, il dispositivo secondo la presente invenzione à ̈ di preferenza dotato anche di una posizione di pulizia del filtro in cui esso à ̈ disposto mediante lo spostamento del corpo scorrevole 7, rispetto al corpo di base 3. Più in dettaglio, il corpo scorrevole 7 à ̈ altresì movibile nel blocco base 3 insieme al filtro 6 in almeno una posizione di pulizia del filtro stesso (CF), in cui sono presenti mezzi di pulizia 9 per alimentare un flusso di materiale filtrato, in pressione, attraverso il filtro 6, in direzione opposta a quella di filtraggio.

Ne segue che il procedimento di filtraggio del materiale fuso, secondo la presente invenzione, comprende almeno un ciclo di pulizia, ovverosia la fase di spostare, almeno una volta, il filtro 6 dalla posizione di filtraggio F nella posizione di pulizia CF, in cui al filtro 6 viene alimentato materiale filtrato allo stato fluido da una direzione opposta alla direzione di filtraggio, in modo tale da espellere le impurità accumulate nel filtro.

Così facendo, quando le maglie del filtro 6 cominciano ad occludersi, la resistenza opposta dal filtro 6 al passaggio di materiale non à ̈ più trascurabile e pertanto si rende necessaria una fase di pulizia che avviene portando il filtro 6 in posizione CF ed alimentando in controflusso (backflush) materiale pulito attraverso il filtro 6.

In corrispondenza della posizione di pulizia CF il corpo base 3 comprende mezzi di pulizia 9 preferibilmente comprendenti un cilindro-serbatoio 10, un pistone 11 ed un attuatore 13 per il pistone 11. Sul lato opposto del corpo 3 a detti mezzi 9 à ̈ presente un canale di scarico 12 per il polimero inquinato in uscita dal filtro. Le dimensioni del condotto 12 sono tali da non opporre resistenza significativa all’uscita del polimero contaminato dalle scorie presenti sul filtro 6.

Più in dettaglio, in corrispondenza della posizione di pulizia CF il dispositivo filtrante à ̈ provvisto di mezzi 9 per alimentare al filtro, in controflusso, ovvero in direzione opposta a quella di filtraggio, un flusso di materiale precedentemente filtrato ad una pressione molto maggiore di quella presente nel condotto 4 di alimentazione del materiale da filtrare.

Detti mezzi 9 per alimentare in controflusso il polimero sono posizionati vincolati esternamente al blocco base 3, permettendo così di mantenere il sistema cilindro-pistone a temperatura ambiente ed evitando eventuali danneggiamenti dovuti all’esposizione del sistema alle alte temperature della massa di polimero fuso.

I mezzi 9 sono quindi fissi in corrispondenza della posizione di pulizia CF e non sono mobili con il corpo 7, come avviene nella tecnica nota. Ciò permette di alimentare il sistema cilindro-pistone con olio ad alte pressioni poiché possono essere impiegati tubi di alimentazione rigidi e realizzati in acciaio che quindi garantiscono pressioni dell’olio superiori a quelle possibili con tubi flessibili. Preferibilmente l’alimentazione dell’olio al sistema cilindro-pistone avviene con una pressione nell’intervallo tra 200 e 400 bar, più preferibilmente di 400 bar. Le pressioni elevate che vengono impiegate permettono di scaricare in 1 o 2 secondi il polimero precedentemente aspirato nel serbatoio del sistema cilindro-pistone.

Sono utilizzabili mezzi di qualsiasi tipo, purché in grado di portare il materiale filtrato alla pressione richiesta. Nella realizzazione preferenziale mostrata, i mezzi 9 comprendono un serbatoio 10 per contenere materiale filtrato, vale a dire il materiale che à ̈ passato attraverso il condotto 4 ed il filtro 6, da alimentare in controflusso al filtro 6 nella fase di pulizia dello stesso. Il serbatoio 10 à ̈ nella forma di un cilindro che à ̈ parte di un sistema cilindro-pistone per portare in pressione il materiale filtrato nella fase di pulizia del filtro. Come visibile nelle figure il pistone 11 à ̈ azionato da un attuatore 13 noto di per sé nella tecnica, ad esempio un attuatore idraulico.

Un attuatore adatto à ̈ ad esempio del tipo in grado di imprimere al materiale presente nel cilindro-serbatoio 10 una pressione di almeno 80 bar e preferibilmente tra 200 e 400 bar e ancora più preferibilmente di 400 bar. Attuatori di questo tipo sono in commercio e sono regolabili in pressione e portata. La velocità di scarico à ̈ tra 0.2 e 10 secondi, preferibilmente 0.5-5.0 secondi, più preferibilmente 1-2 secondi. Tale velocità à ̈ normalmente il tempo necessario per svuotare il serbatoio, in questo caso à ̈ il tempo necessario affinché il pistone arrivi a fine corsa e il pistone attraversi il filtro, cioà ̈ il tempo di pulizia.

Il dispositivo filtrante 2 comprende inoltre mezzi per alimentare del materiale filtrato al sopra descritto serbatoio 10; preferibilmente tali mezzi comprendono un condotto di derivazione 8 collegato al condotto di uscita 5 che sfocia nel serbatoio-cilindro 10. Il dispositivo à ̈ altresì dotato di mezzi 30 di controllo del flusso attraverso il condotto di derivazione 8, come ad esempio una valvola elettroattuata, o una valvola di non ritorno, in modo tale da impedire che durante la fase di pulizia del filtro il polimero alimentato in controflusso al filtro possa passare attraverso il condotto 8 e raggiungere il condotto di uscita 5. Il procedimento per la pulizia del filtro 6 prevede di alimentare al detto filtro, da una direzione opposta alla direzione di filtraggio, materiale filtrato ad una pressione maggiore di quella del materiale da filtrare nel condotto 4 (o del materiale filtrato nel condotto 5).

Ovviamente, altre forme di realizzazione della posizione (fase) di pulizia del filtro possono essere utilizzate, come ad esempio quella descritta nella domanda di WO2008/104863, a nome della richiedente, in cui il condotto di derivazione non à ̈ direttamente collegato al condotto di uscita 5 ed il corpo scorrevole 7 ha funzioni di "valvola", in quanto apre e chiude i vari condotti nel blocco base 3 a seconda della sua posizione.

In particolare, nella fase di precarica del serbatoio 10, illustrata in Figura 2 di WO’863; parte dell’alloggiamento del filtro continua a collegare il canale di ingresso del materiale da filtrare con quello di uscita del materiale filtrato e una parte di esso à ̈ in collegamento con l'entrata del condotto di derivazione che permette il passaggio di materiale filtrato all’interno del serbatoio-cilindro. Il procedimento di pulizia del filtro secondo la presente invenzione verrà ora descritto in dettaglio con riferimento alle figure 2 e 3, tenendo presente che, come detto, le operazioni di pulizia del filtro possono essere eseguite una o più volte durante il filtraggio prima di procedere alla sostituzione del filtro. Ovviamente, lo spostamento del filtro 6 nella posizione di pulizia può avvenire periodicamente, o per comando manuale o quando viene raggiunto il valore di soglia prefissato per la pressione a valle del filtro; tale valore di soglia corrisponde ad un grado di occlusione del filtro tale da compromettere l’efficacia dello stesso.

In Figura 1 à ̈ mostrata la configurazione nella posizione di filtraggio in cui il filtro 6 à ̈ allineato con il canale di ingresso 4 del materiale da filtrare e con il canale di uscita 5 del materiale filtrato. Di preferenza durante la fase di filtraggio i mezzi di controllo del flusso 30 all’interno del canale di derivazione 8 sono chiusi in modo tale da a impedire il passaggio all’internon di esso.

Quando si rende necessario procedere alla pulizia del filtro 6, mezzi di controllo del flusso vengono aperti e parte del flusso di materiale polimerico passa attraverso il condotto di derivazione 8 andando a caricare il serbatoio 10.

Tale fase detta di precarica à ̈ illustrata in figura 2, e secondo una forma di realizzazione il cilindro-pistone del serbatoio 10 viene arretrato lentamente per consentire l’ingresso del materiale polimerico all’interno del serbatoio come indicato dalla freccia F.

Terminata l’operazione di precarica del serbatoio 10, il corpo 7 scorre fino a raggiungere la posizione di pulizia CF del filtro, come mostrato in Figura 3; in questa fase il filtro 6 à ̈ interposto tra il serbatoio 10 con un canale di scarico 12, necessario all’allontanamento all’esterno del materiale prodotto dalla pulizia del filtro.

Come menzionato sopra, il materiale viene tenuto nel serbatoio per tempi nulli o molto brevi, onde evitare che se ne modifichino le caratteristiche, ad esempio per evitare che si raffreddi. Pertanto la fase di pulizia del filtro CF viene preferibilmente effettuata subito dopo il termine della fase di carica del materiale nel serbatoio 10. Il materiale filtrato precedentemente raccolto nel cilindro 10 dei mezzi 9 viene forzato in pressione attraverso il filtro 6 mediante il pistone 11 azionato dall'attuatore 13 (come indicato dalla freccia F1). La direzione del flusso pulente à ̈ pertanto opposta a quella di filtraggio.

La pressione con cui il materiale filtrato viene forzato attraverso il filtro, in direzione opposta a quella di filtraggio, à ̈ compresa nell’intervallo tra 80 e 400 bar, preferibilmente tra 200 e 400 bar, più preferibilmente 400 bar, ed il tempo di scarico del polimero à ̈ compreso nell’intervallo tra 0.2 e 10 secondi, preferibilmente tra 0.5 e 5.0 secondi, più preferibilmente tra 1 e 2 secondi.

Quando la pulizia del filtro à ̈ conclusa, il corpo 7 viene spostato in modo tale che il filtro 6A ritorni direttamente nella posizione di filtraggio, come illustrato in Figura 1.

Ovviamente uno o più dispositivi di filtraggio secondo la presente invenzione, dotati di mezzi di espulsione per la sostituzione automatica del filtro possono essere utilizzati in un apparato di lavorazione di materiale termoplastico, ad esempio un estrusore, comprendente una porzione di plastificazione del materiale, almeno un canale di ingresso per l’alimentazione del materiale da filtrare e almeno un canale di uscita del materiale filtrato.

Il processo di filtrazione à ̈ preferibilmente attuato attraverso due o più dispositivi filtranti in modo da garantire un funzionamento in continuo dell’apparato di lavorazione di materiale termoplastico anche quando si sta effettuando la pulizia di uno dei filtri.

Claims (16)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo filtrante (2) per materiali termoplastici allo stato fluido, comprendente un blocco base (3), almeno un corpo scorrevole (7) che à ̈ mobile in detto blocco base (3) ed almeno un filtro (6) montato su detto corpo scorrevole e mobile con esso tra almeno una posizione di filtraggio (F), in cui sono presenti almeno un condotto (4) di alimentazione al filtro (6) del materiale da filtrare ed almeno un condotto (5) di uscita dal filtro del materiale filtrato, e almeno una posizione (S) di sostituzione del filtro in cui sono presenti mezzi di espulsione (20) di detto filtro (6) da detto corpo scorrevole (7).
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che in detta posizione di sostituzione (S) detto filtro (6) Ã ̈ posto al di fuori di detto blocco base (3) per mezzo di detto corpo scorrevole (7) e dal fatto che detti mezzi di espulsione (20) sono esterni al blocco base (3) e sono ad esso vincolati in detta posizione di sostituzione (S).
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detti mezzi di espulsione (20) spostano, direttamente o indirettamente, detto filtro (6) in una direzione (Y) ortogonale o inclinata rispetto alla direzione di scorrimento (X) del corpo scorrevole (7) per determinare l’espulsione di detto filtro (6) da detto corpo scorrevole (7), e/o in cui detti mezzi di espulsione (20) spostano, direttamente o indirettamente, almeno un nuovo filtro (6A) in una direzione (Y) ortogonale o inclinata rispetto alla direzione di scorrimento (X) di detto corpo scorrevole (7) per determinare l’installazione di detto nuovo filtro (6A) in detto corpo scorrevole (7).
4. 4. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi di espulsione (20) spostano, direttamente o indirettamente, almeno un filtro (6) e/o almeno un nuovo filtro (6A) in una direzione (Y) allineata o inclinata rispetto al centro (o asse centrale) del filtro e/o allineata o inclinata rispetto al flusso del materiale termoplastico all’interno del filtro.
5. 5. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da fatto che detti mezzi di espulsione (20) sono scelti tra attuatori lineari, pistoni idraulici, pistoni pneumatici.
6. 6. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un supporto (21) per sostenere uno o più filtri (6) espulsi da detto corpo scorrevole (7) mediante detti mezzi di espulsione (20) in detta posizione di sostituzione (S), e dal fatto di comprendere almeno un supporto di alimentazione (22) di uno o più filtri (6) nuovi da installare in detto corpo scorrevole (7) mediante detti mezzi di espulsione (20) in detta posizione di sostituzione (S).
7. 7. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto corpo scorrevole (7) à ̈ altresì movibile in detto blocco base (3) insieme a detto filtro (6) in almeno una posizione di pulizia del filtro (CF), in cui sono presenti mezzi di pulizia (9) per alimentare un flusso di materiale filtrato, in pressione, attraverso detto filtro (6), in direzione opposta a quella di filtraggio.
8. 8. Dispositivo secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un condotto (8) derivazione per il collegamento di detto condotto di uscita 5 a detti mezzi di pulizia (9).
9. 9. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto almeno un corpo scorrevole (7) comprende almeno un alloggiamento (7b) per detto filtro (6) avente dimensioni tali da consentire l’alloggiamento ed il passaggio di detto filtro (6) attraverso detto corpo scorrevole (7), detto alloggiamento essendo preferibilmente cilindrico con sezione trasversale costante.
10. 10. Apparato per il trattamento di materiali allo stato fluido, comprendente una fonte di materiale allo stato fluido da filtrare e mezzi per la lavorazione del materiale filtrato, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un dispositivo filtrante (2) secondo una delle rivendicazioni precedenti.
11. 11. Procedimento per il filtraggio di materiali termoplastici mediante un dispositivo (2) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendete le fasi di: - spostare mediante il movimento di detto corpo scorrevole (7) rispetto a detto blocco base (3) in direzione (X) detto filtro (6) in almeno una posizione di filtraggio (F); - spostare detto filtro (6) in almeno una posizione di sostituzione (S) mediante il movimento di detto corpo scorrevole (7) rispetto a detto blocco base (3) in direzione (X); - azionare detti mezzi di espulsione (20) per spostare direttamente o indirettamente detto filtro (6) determinandone l’espulsione da detto corpo scorrevole (7).
12. 12. Procedimento secondo la rivendicazione 11, comprendente la fase di azionare detti mezzi di espulsione (20) per spostare direttamente o indirettamente detto filtro (6) in una direzione (Y) ortogonale o inclinata rispetto alla direzione di scorrimento (X) di detto corpo scorrevole (7), per determinare l’espulsione di detto filtro (6) da detto corpo scorrevole (7).
13. 13. Procedimento secondo la rivendicazione 11 o 12, comprendete l’ulteriore fase di spostare almeno una volta detto filtro (6) da detta posizione di filtraggio (F) in una posizione di pulizia (CF) in cui a detto filtro (6) viene alimentato materiale filtrato allo stato fluido da una direzione opposta alla direzione di filtraggio, prima di spostare detto filtro in detta posizione di sostituzione (S).
14. 14. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendete la fase di azionare mezzi di espulsione (20) per spostare direttamente o indirettamente un nuovo filtro (6A) in una direzione (Y) ortogonale o inclinata rispetto alla direzione di scorrimento (X) di detto corpo scorrevole (7), per determinare l’installazione in detto nuovo filtro (6A) in detto corpo scorrevole (7).
15. 15. Procedimento secondo la rivendicazione 14, in cui la fase di azionare detti mezzi di espulsione (20) per espellere il filtro (6) da detto corpo scorrevole (7) e la fase di azionare detti mezzi di espulsione (20) per installare il nuovo filtro (6A) in detto corpo scorrevole (7) sono eseguite contemporaneamente.
16. 16. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendete la fase di azionare detti mezzi di espulsione (20) per spostare direttamente o indirettamente almeno un filtro (6) e/o almeno un nuovo filtro (6A) in una direzione (Y), allineata o inclinata rispetto al centro (o asse centrale) del filtro e/o allineata o inclinata rispetto al flusso del materiale termoplastico all’interno del filtro.