CH647452A5

CH647452A5 - Adattatore per l'estrusione simultanea di piu filoni di schiuma sintetica termoplastica mediante un unico estrusore.

Info

Publication number: CH647452A5
Application number: CH7849/81A
Authority: CH
Inventors: Alberto Benadi
Original assignee: Lavorazione Mat Plast
Priority date: 1980-12-19
Filing date: 1981-12-08
Publication date: 1985-01-31
Also published as: US4395217A; AT378504B; NO814272L; IT8068950A0; ES262159Y; ES262159U; SE8107556L; ATA545081A; IT1129467B; IL64537A0; PT74150A; GB2089719A

Description

La presente invenzione si riferisce ad un adattatore per l'estrusione simultanea di più filoni di schiuma sintetica termoplastica (ad es. di polistirene, polietilene o polipropilene) mediante un unico estrusore.

Il termine «filone» è qui usato nel senso generico per indicare profilati e tubi di qualsiasi forma in sezione trasversale. I filoni più tipici, ai quali si riferisce la presente invenzione, sono costituiti da tubi termoisolanti di schiuma sintetica impiegati per la coibentazione di condutture di fluidi caldi o freddi.

Nella gran parte delle applicazioni, i tubi termoisolanti di schiuma sintetica presentano diametri moderati e vengono ottenuti mediante estrusori di piccola potenzialità (ad es. 20-40 kg/h di materiale termoplastico lavorato). Per aumentare la produzione occorrerebbero più estrusori lavoranti simultaneamente. D'altra parte, tubi termoisolanti di più grandi dimensioni vengono ottenuti con estrusori di adeguata potenzialità, ad es. 120-200 kg/h. Ne deriva la convenienza pratica di utilizzare un estrusore di elevata potenzialità per l'estrusione simultanea di più tubi (o filoni in genere) ordinariamente fabbricabili con piccoli estrusori, in particolare di più tubi o filoni identici tra loro.

L'idea di estrudere simultaneamente più filoni di materia plastica o di altro materiale mediante un unico estrusore non è nuova. In linea di principio, essa comporta semplicemente la suddivisione del flusso principale di materiale uscente dalla canna dell'estrusore in più flussi parziali, diretti verso i rispettivi ugelli di estrusione. Però, le cose si complicano enormemente quando si tenta di applicare questa idea all'estrusione di schiume termoplastiche a causa della presenza di un agente volatile di espansione (in genere un «Freon» oppure ad es. n-pentano) disciolto sotto pressione nel flusso principale della massa termoplastica fornita dall'estrusore. In particolare, le difficoltà aumentano quando, desiderabilmente, i filoni estrusi devono presentare densità molto basse, dell'ordine di 0,05 g/cmc, uguali in tutti i filoni. Infatti, in tal caso, già piccole differenze di pressione tra un flusso parziale e l'altro producono vaporizzazioni parziali dell'agente di espansione, con le conseguenti variazioni di temperatura, per cui le schiume estruse presentano densità differenti tra loro dovute a differenti gradi di espansione. I tubi di schiuma così estrusi non sono identici tra loro in quanto presentano diametri differenti, dovuti a differenti gradi di espansione. Ovviamente, anche le velocità di estrusione( espresse in metri lineari per minuti) dei singoli tubi sono tra loro differentti, per cui occorre un apposito dispositivo di traino per ognuno dei tubi estrusi. In breve, il problema che si pone è quello di poter adattare la portata di uno qualsiasi dei flussi parziali rispetto a quelle degli altri flussi parziali con mezzi di regolazione che evitino inammissibili variazioni locali di pressione (ad es. a causa di turbolenze) nella zona di regolazione. Un problema subordinato è quello di poter utilizzare mezzi di regolazione semplici ed affidabili.

L'invenzione ha pertanto per oggetto un adattatore per l'estrusione simultanea di più filoni di schiuma sintetica termoplastica mediante un unico estrusore, caratterizzato dal fatto di comprendere: un corpo avente ad un'estremità mezzi di attacco alla canna dell'estrusore in allineamento assiale; una camera collettrice formata frontalmente nella detta estremità per ricevere la massa termoplastica dalla detta canna; una pluralità di condotti formati nel detto corpo, irradiantisi dalla detta camera e sboccanti all'estremità opposta del corpo, ognuno di detti condotti terminando con mezzi di attacco per una rispettivà testa di estrusione; una valvola a farfalla in ognuno dei detti condotti; e mezzi per bloccare individualmente ognuna delle valvole in una posizione angolare desiderata.

Secondo una particolarmentte efficace forma di attuazione, la farfalla di ognuna delle valvole presenta in sezione trasversale mediana una forma romboidale, con i due angoli ottusi smussati ed in cui ognuno dei due angoli acuti opposti presenta un valore non superiore a 60° (preferibilmente da 30° a 55°).

Quando i suddetti angoli acuti sono maggiori di 60°, la valvola ha la tendenza a creare vortici nel flusso anche nelle posizioni prossime alla sua apertura. Una simile tendenza si manifesta anche quando i detti angoli acuti sono minori di 30° e quando la valvola così progettata viene ruotata per più di circa 30° rispetto alla sua posizione di massima apertura, anche se in pratica succede raramente che la valvola venga ruotata per un angolo così grande.

Per quanto riguarda la finezza di regolazione, la farfalla dovrebbe preferibilmente essere proporzionata rispetto alla luce del condotto in modo da non essere in grado di otturare completamente tale luce. Più precisamente, nella posizione di massima chiusura, la valvola a farfalla dovrebbe preferibilmente otturare almeno il 70% della luce del condotto, ma non più del 90%. Allo stesso scopo, è vantaggioso che la dimensione della farfalla della valvola, misurata sul rispettivo asse di rotazione, ammonti al 60-80% della corrispondente dimensione del condotto.

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In un adattatore secondo una forma d'esecuzione dell'invenzione costruito per l'estrusione di filoni di schiuma identici tra loro (ovviamente con impiego di identiche teste di estrusione), i condotti nel corpo dell'adattatore sono identici tra loro, ed anche le valvole a farfalla sono identiche tra loro e disposte nei rispettivi canali in posizioni identiche tra loro ed adiacenti ai mezzi di attacco delle rispettive teste di estrusione. In un adattatore particolarmente conveniente, i detti condotti divergono tra loro nello stesso grado e sono situati in piani radiali uniformemente distanziati tra loro intorno all'asse del corpo dell'adattatore.

Una forma di attuazione dell'invenzione è illustrata a titolo di esempio nei disegni annessi, in cui:

— la fig. 1 è una vista laterale di un estrusore di schiuma sintetica termoplastica munito di un adattatore secondo l'invenzione;

— la fig. 2 è ima sezione assiale dell'adattatore secondo un piano radiale contenente uno dei condotti;

— la fig. 3 è una vista in sezione assiale di una delle valvole a farfalla;

— la fig. 4 è una sezione trasversale della valvola della fig. 3 sul piano mediano perpendicolare all'asse della valvola;

— la fig. 5 è una vista laterale della farfalla o disco della valvola a farfalla;

— la fig. 6 è una corrispondente vista in elevazione, e

— la fig. 7 è una vista frontale dell'adattatore secondo la fig. 2.

Nella fig. 1 è illustrato un convenzionale estrusore 10 di schiuma termoplastica, avente una canna 12 equipaggiata con un iniettore 14 di «Freon». All'estremità libera della canna è fissato a tenuta, mediante semi-collari di serraggio 16 (v. anche fig. 2), un adattatore 18 per l'estrusione simultanea di tre tubi di schiuma 20, 20', 20" munito a tale scopo di tre teste di estrusione 22, 22', 22" (vedi anche fig. 7) identiche tra loro.

L'adattatore comprende un corpo costituito da un blocco cilindrico circolare metallico 24 (fig. 2) ed una spessa piastra circolare metallica 26 imbullonata a tenuta alla faccia frontale del blocco 24 per formare un'unità cilindrica il cui asse è indicato con X. All'estremità posteriore il blocco 24 presenta un codolo flangiato 28 per l'attacco alla canna 12 dell'estrusore. Nella posizione operativa, l'asse X dell'adattatore è allineato coll'asse X' della canna e la tenuta è assicurata mediante un anello cilindrico di tenuta 30 il cui diametro intorno è pari al diametro della canna in questa zona.

Nel codolo 28 è formata frontalmente una camera collettrice 32 di sezione trasversale circolare centrata sull'asse X. La camera 32 può presentare una forma a cupola, ma preferibilmente presenta la forma biconica illustrata, la cui base presenta Io stesso diametro dell'anello 30.

Con P, P' e P" sono indicati in fig. 7 tre piani radiali, distanziati tra loro di 120° intorno all'asse X. Su ognuno di questi piani è ricavato nel corpo dell'adattatore un condotto C, C', C", rispettivamente, di sezione circolare, detti condotti essendo identici tra loro. Ognuno di questi condotti è costituito da un tratto 34 (fig. 2) di diametro costante formato nel blocco 24, che si diparte dalla camera 32 e diverge dall'asse X, e da un tratto 36 di diametro costante, formato nella piastra 26, che si raccorda ad un'estremità col tratto 34 (fig. 3) ed è parallelo all'asse X. Nella parte terminale del tratto 36, adiacente alla faccia frontale 26' dell'adattatore, è formata una sede filettata 38 per l'avvitamento della rispettiva testa di estrusione. La temperatura dei flussi di materiale espansibile nei condotti C, C', C" è tenuta sotto controllo mediante una camicia di raffreddamento 40 circondante il blocco 24 e mediante una sonda termometrica (non illustrata) introdotta in una sede radiale 42 formata nel blocco.

Nei tratti 36 dei condotti sono disposte, in posizioni identiche tra loro, le rispettive valvole a farfalla V, V', V", 5 identiche tra loro (figg. 2 e 7). Ognuna delle valvole comprende un alberino di azionamento 44 (fig. 3) di sezione circolare, giacente nel rispettivo piano P, P', P" e diretto perpendicolarmente all'asse X. L'alberino 44 attraversa diametralmente il tratto 36 del rispettivo canale C, C', C" e io presenta in questo tratto una porzione prismatica (quadrangolare, nel caso illustrato) 44' di sezione ridotta per formare sull'alberino uno spallamento S. Una parte terminale 44A dell'alberino 44 è formata separatamente e presenta una sezione circolare per formare uno spallamento S' rispetto 15 alla porzione prismatica 44'. La farfalla della valvola è indicata con 46 ed è costituita da un disco circolare di diametro D (fig. 5), il cui asse di rotazione è indicato con Xf ed il cui piano trasversale mediano è indicato con Pm. La sezione trasversale del disco 46 nel piano Pm è romboidale 20 simmetrica, i cui due angoli opposti ottusi M sono arrotondati ed i cui due angoli opposti acuti N hanno i valori già prima indicati, preferibilmente 50°. Sull'asse Xf, la circonferenza del disco 46 presenta due zone opposte spianate 46', perpendicolari all'asse Xf, ed un foro prismatico 48 25 che s'accoppia con la porzione prismatica 44' dell'alberino 44. Le estremità del foro 48 sono allargate e di sezione circolare per accomodare gli spallamenti S, S'. Sia il diametro D del disco, sia la sua dimensione H lungo l'asse Xf, sono minori del diametro D' del tratto 36 di condotto. Preferi-30 bilmente, il diametro D ammonta al 75-78% di D', mentre la dimensione H ammonta aIl'80-90% di D. Ad esempio, si possono adottare i seguenti valori:

D = 28 mm D' = 32 mm

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con un diametro dell'alberino 44 (e della sua parte terminale 44A) di 12 mm. In tal caso, nella posizione di massima chiusura, la valvola ottura circa 81-82% della luce del tratto 36 di condotto. È da tenere presente che «la posizione di 40 massima chiusura» è un dato puramente costruttivo in quanto, come si vedrà più avanti, tale posizione non viene mai raggiunta durante il funzionamento dell'adattatore.

Tornando alla fig. 3, l'alberino 50 è circondato da una guarnizione di tenuta 50 compressa da un manicotto premi-45 stoppa 52, che è avvitato in una sede radiale nella piastra 26 e presenta una testa esagonale cava 52'. Nella zona della cavità nella testa 52' l'alberino 44 presenta una parte preterminale 44B ed un'estremità prismatica 44C, la parte 44B essendo di diametro ridotto per formare uno spallamento so S". Nella testa 52' è avvitabile un manicotto di bloccaggio 54 con testa esagonale 54'. Il diametro interno del manicotto 54 corrisponde al diametro esterno della parte pre-terminale 44B per cui, all'avvitamento, esso preme assialmente contro lo spallamento S" e questa pressione viene contrastata dalla 55 parte terminale 44A dell'alberino fino a bloccare la valvola. In queste condizioni, la farfalla 46 della valvola è centrata rispetto al tratto 36 di condotto nella direzione dell'asse Xf, cioè il piano mediano Pm della farfalla è in coincidenza coll'asse Y del detto tratto 36 (fig. 3). Infine, sulla 60 faccia frontale 44C' dell'estremità prismatica 44C dell'alberino 44 è preferibilmente incisa una linea o freccia (non illustrata), situata nel piano della farfalla 46 per indicare la posizione angolare della farfalla intorno al suo asse di rotazione Xf.

65 L'adattatore come sopra descritto funziona come segue.

Inizialmente, tutte le valvole vengono portate alla posizione di minima otturazione, illustrata nella fig. 4 e viene avviato il processo di estrusione. Il flusso di materiale pia-

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stico espansibile rammollito raggiunge la camera collettrice 32 (fig. 2) e si divide in tre flussi parziali fluenti lungo i condotti C, C' e C". Data l'identicità dei condotti, delle valvole e delle teste di estrusione, si presume che i flussi parziali siano identici tra loro dando luogo ad identici tubi di schiuma 20, 20', 20" (fig. 1). In pratica ciò è raramente vero, specialmente nel caso di schiume di bassa densità, anche quando (desiderabilmente) la temperatura della massa calda che esce dall'estrusore e che attraversa l'adattatore è molto prossima al punto di incipiente solidificazione. Tipicamente, la velocità di estrusione di uno dei tubi 20, 20', 20" è più bassa di quelle degli altri due che a loro volta sono differenti tra loro. Come si è detto prima, questa circostanza è dovuta a differenti gradi di espansione e comporta differenti densità delle rispettive schiume e differenti diametri dei tubi estrusi. Se, ad esempio, la velocità più bassa corrisponde al flusso attraverso la valvola V, le valvole V' e V" devono essere regolate in modo da abbassare le velocità dei rispettivi flussi, con corrispondente intensificazione del flusso attraverso la valvola V, fino alla sostanziale parità dei tre flussi. Per far ciò, si può procedere in vari modi. Ad esempio, si può iniziare la regolazione dalla valvola attraversata dal flusso più veloce, ad esempio V'. A questo scopo, si svita di una frazione di giro il manicotto di bloccaggio 54 della valvola V" ed, agendo con una chiave sull'estremità prismatica 44C dell'alberino 44, si-ruota di alcuni gradi la farfalla 46. Con ciò il flusso attraverso la valvola V" diminuisce, mentre aumentano di conseguenza i flussi attraverso le valvole V e V'. Si regola la valvola V" in modo che il relativo flusso sia di un valore intermedio tra quelli dei flussi attraverso V e V', dopodiché si avvita il manicotto 54 per bloccare l'alberino 44 nella posizione angolare così regolata. Successivamente, si aggiusta la posizione angolare della valvola V'. Con questo aggiustamento il flusso attraverso V' diminuisce, mentre aumentano i flussi attraverso V e V", ma il flusso attraverso V aumenta più velocemente di quello attraverso V" (e di questa circostanza 5 bisogna tenere conto nel precedente aggiustamento della valvola V"). Generalmente, con la testé descritta regolazione della valvola V' i tre flussi sono sostanzialmente identici. Se occorre, si può affinare la regolazione procedendo secondo il criterio sopra descritto, cioè a partire dal flusso io più veloce.

Ma ciò che distingue maggiormente il sistema di regolazione secondo l'invenzione è che, a differenza di altri mezzi, le valvole a farfalla qui descritte permettono una regolazione molto precisa entro un ampio intervallo senza in-15 tradurre nei rispettivi flussi disturbi intollerabili, tali da produrre percettibili mutue differenze nella densità dei prodotti 20, 20', 20" oppure variazioni locali di densità nei singoli prodotti. L'angolo necessario per la regolazione è in genere inferiore a 30°, in una o nell'altra direzione attorno 20 all'asse Xf, e solo raramente raggiunge 45°. La sensibilità di regolazione aumenta col diminuire del rapporto H/D (figura 5), ma con rapporti inferiori a circa 50/100 occorrerebbero grandi angoli di regolazione che comporterebbero il rische di indurre nel flusso di materiale inammissibili moti 25 vorticosi con le conseguenti sensibili variazoni del grado di espansione della schiuma. Con la costruzione qui prima descritta a titolo di esempio si può ottenere una finezza di regolazione che, espressa come variazione massima di densità della schiuma estrusa, è inferiore al 5 %.

3o S'intende che l'invenzione non è limitata alla forma di attuazione qui illustrata con riferimento ai disegni annessi, essendo evidenti al tecnico numerose varianti comprese nello spirito delle rivendicazioni.

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3 fogli disegni

Claims

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1. Adattatore per l'estrusione simultanea di più filoni di schiuma sintetica termoplastica mediante un unico estrusore, caratterizzato dal fatto di comprendere: un corpo avente ad un'estremità mezzi di attacco alla canna dell'estrusore in allineamento assiale; una camera collettrice formata frontalmente nella detta estremità per ricevere la massa termoplastica dalla detta canna; una pluralità di condotti formati nel detto corpo, irradiantisi dalla detta camera e sboccanti all'estremità opposta del corpo, ognuno di detti condotti terminando con mezzi di attacco per la rispettiva testa di estrusione; una valvola a farfalla in ognuno dei detti condotti; e mezzi per bloccare individualmente ognuna delle valvole in una posizione angolare desiderata.

2. Adattatore secondo la rivendicazione 1, in cui la farfalla di ogni valvola presenta in sezione trasversale mediana una forma romboidale con i due angoli ottusi opposti smussati, ed in cui ognuno dei due angoli acuti opposti presenta un valore non superiore a 60°.

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RIVENDICAZIONI

3. Adattatore secondo le rivendicazioni 1 o 2, in cui, nella posizione di massima chiusura, la valvola a farfalla ottura almeno il 70% della luce del rispettivo condotto, ma non più del 90%.

4. Adattatore secondo le rivendicazioni 1, 2 o 3, in cui la dimensione della farfalla misurata sul rispettivo asse di rotazione ammonta al 60-80% della corrispondente dimensione del condotto.

5. Adattatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui i detti condotti sono identici tra loro ed in cui le valvole a farfalla sono identiche tra loro e disposte nei rispettivi canali in posizioni identiche tra loro ed adiacenti ai mezzi di attacco delle rispettive teste di estrusione.

6. Adattatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui i detti condotti divergono tra loro e sono situati in piani radiali uniformemente distanziati angolarmente tra loro intorno all'asse del corpo dell'adattatore.

7. Apparecchiatura per estrusione simultanea di più filoni di schiuma sintetica termoplastica, comprendente un estrusore ed un adattatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti applicato alla canna dell'estrusore.