ES1076457U9

ES1076457U9 - Molino de tres rodillos.

Info

Publication number: ES1076457U9
Application number: ES201190006U
Authority: ES
Inventors: Alexandre Claudon; Laurent SALVIGNOL
Original assignee: BTG Eclepens SA
Current assignee: BTG Eclepens SA
Priority date: 2008-11-17
Filing date: 2009-11-12
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2019-11-12
Also published as: ES1076457Y; FI9344U1; CN202356130U; AU2009101359A4; DE212009000145U1; RU112074U1; WO2010055099A1; JP3175274U; FIU20114030U0; AU2009315631A1; TR201104646U2; PL66119Y1; MY163761A; PL120076A1; ES1076457U

Description

Molino de tres rodillos

Campo del invento

El presente invento se refiere a molinos de tres rodillos que tienen un rodillo de alimentación, un rodillo central, y un rodillo de descarga y una cuchilla o lámina de descarga para eliminar por rascado producto acabado del rodillo de descarga.

También hace referencia a un método para triturar, moler, mezclar, refinar, dispersar y/o homogeneizar materiales viscosos y/o en partículas en tal molino, y al uso de una cuchilla de descarga para eliminar por rascado producto acabado del rodillo de descarga en un molino de tres rodillos.

Antecedentes

Los molinos de tres rodillos son usados en un amplio campo de aplicaciones para triturar, moler, mezclar, refinar, dispersar y/o homogeneizar materiales viscosos y/o en partículas. Ejemplos de materiales a menudo procesados en molinos de tres rodillos incluyen tintas de película electrónica gruesa, materiales cerámicos de altas prestaciones, cosméticos, plastisoles, composiciones que contienen carbono o grafito, pinturas, tintas de impresión, productos farmacéuticos, productos químicos, revestimientos de vidrio, compuestos dentales, pigmentos, revestimientos, adhesivos, selladores y productos comestibles.

Los molinos de rodillos están basados en el principio general de someter un material a una fuerza de cizalladura o corte elevada entre dos rodillos que giran en sentidos opuestos y a velocidades diferentes. Un molino de tres rodillos comprende generalmente un rodillo de alimentación, un rodillo central, y un rodillo de descarga dispuestos para girar alrededor de sus ejes longitudinales respectivos, y una cuchilla de descarga dispuesta sustancialmente paralela al eje longitudinal del rodillo de descarga para eliminar por rascado producto acabado del rodillo de descarga. En un molino de tres rodillos, el rodillo de alimentación y el rodillo central están dispuestos para girar en sentidos opuestos, de tal modo que el material alimentado en el molino es sometido a una primera distancia de agarre entre el rodillo de alimentación y el rodillo central. El rodillo central y el rodillo de descarga están dispuestos para girar en sentidos opuestos, de tal modo que el material que permanece en el rodillo central después de la primera distancia de agarre es alimentado a una segunda distancia de agarre entre el rodillo central y el rodillo de descarga. La cuchilla de descarga está generalmente dispuesta de tal modo que el material que permanece sobre el rodillo de descarga después de la segunda distancia de agarre sea eliminado por rascado del rodillo de descarga mediante la cuchilla de descarga.

Un interés creciente en el uso de materiales molidos en campos técnicos emergentes tales como materiales electrónicos y de altas prestaciones ha conducido a mayores demandas sobre la calidad y pureza de materiales procesados en molinos de tres rodillos. Esto, a su vez, ha conducido a mayores demandas en el rendimiento de los molinos de tres rodillos.

Sumario del invento

Es un objeto del presente invento satisfacer al menos alguna de las demandas mencionadas con anterioridad.

Es otro objeto del presente invento proporcionar un molino de tres rodillos que pueda mejorar la calidad del producto acabado.

Otro objeto del presente invento es mejorar la seguridad de los trabajadores que hacen funcionar un molino de tres rodillos.

Es aún otro objeto del presente invento reducir los costes para hacer funcionar un molino de tres rodillos.

Estos objetos, y otros objetos que resultarán evidentes para un experto en la técnica cuando son presentados con la exposición del presente invento, son alcanzados por los diferentes aspectos del presente invento.

Un molino de tres rodillos comprende generalmente un rodillo de alimentación, un rodillo central, y un rodillo de descarga dispuestos para girar alrededor de sus ejes longitudinales respectivos, y una cuchilla de descarga dispuesta sustancialmente paralela al eje longitudinal del rodillo de descarga para eliminar por rascado producto acabado del rodillo de descarga.

El término molino de tres rodillos, como se ha usado aquí, está destinado a abarcar molinos de rodillos que tienen al menos tres rodillos, tal como por ejemplo tres, cuatro, cinco, seis, siete rodillos o más. El invento será generalmente descrito aquí con referencia a un molino de rodillos que tiene tres rodillos, pero es igualmente aplicable a un molino de rodillos que tenga más de tres rodillos.

En un molino de tres rodillos, el rodillo de alimentación y el rodillo central están dispuestos para girar en sentidos opuestos, de tal modo que el material alimentado al molino es sometido a una primera distancia de agarre entre el rodillo de alimentación y el rodillo central. El rodillo central y el rodillo de descarga están dispuestos para girar en sentidos opuestos, de tal modo que el material que permanece sobre el rodillo central después de la primera distancia de agarre es alimentado a una segunda distancia de agarre entre el rodillo central y el rodillo de descarga. Los rodillos de alimentación, central y de descarga pueden también estar previstos para girar a velocidades diferentes. Los rodillos están generalmente hechos de hierro colado en coquilla, pero también pueden usarse otros materiales. La cuchilla de descarga está dispuesta generalmente de tal modo que el material que permanece sobre el rodillo de descarga después de la segunda distancia de agarre es eliminado por rascado del rodillo de descarga por la cuchilla de descarga. El molino de tres rodillos puede comprender además algún tipo de medio para recoger el producto acabado, por ejemplo una placa o una corredera dispuesta para recibir el material rascado del rodillo de descarga por la cuchilla de descarga.

Cuando el material es hecho pasar a través de la primera distancia de agarre, entre el rodillo de alimentación y el rodillo central, es sometido a una fuerza de cizalladura elevada que da como resultado el mezclado, refinado, dispersión y/u homogeneización del material. Cuando el material que ha pasado a través de la primera distancia de agarre es sometido a la segunda distancia de agarre, entre el rodillo central y el rodillo de descarga, es de nuevo sometido a una fuerza de cizalladura elevada que da como resultado otro mezclado, refinado, dispersión y/o homogeneización del material. El material tratado que permanece sobre el rodillo de descarga después de la segunda distancia de agarre es eliminado por rascado del rodillo mediante una cuchilla de descarga, también referida aquí como “cuchilla” o “cuchilla rascadora”.

Las aplicaciones en las que se han usado productos procesados en molinos de tres rodillos se han desarrollado rápidamente durante el pasado año. El uso de materiales molidos en campos técnicos tales como materiales electrónicos y de altas prestaciones han conducido a mayores demandas en la calidad y pureza de los productos formados. El presente invento está basado en la realización de que los objetos a que antes se ha hecho referencia pueden ser conseguidos por la introducción de un revestimiento resistente al desgaste que cubre un filo de trabajo de la cuchilla de descarga que es usada para eliminar por rascado el material tratado del rodillo de descarga.

En un primer aspecto del mismo, el presente invento proporciona un molino de tres rodillos que comprende un rodillo de alimentación, un rodillo central, y un rodillo de descarga dispuestos para girar alrededor de sus ejes longitudinales respectivos, y una cuchilla de descarga dispuesta sustancialmente paralela al eje longitudinal del rodillo de descarga para eliminar por rascado producto acabado del rodillo de descarga, caracterizado porque la cuchilla de descarga comprende un depósito resistente al desgaste que cubre al menos un filo de trabajo de la misma adaptado para contactar con el rodillo de descarga.

Las cuchillas de descarga tradicionales usadas en molinos de tres rodillos son generalmente a base de acero y el desgaste del uso en el molino puede dar como resultado la abrasión de residuos metálicos de la cuchilla que terminan como contaminación de partículas o de iones en el material procesado. La solicitante ha comprobado que la calidad del material molido puede ser mejorada por la introducción de un depósito resistente al desgaste que cubra al menos el filo de trabajo de la cuchilla de descarga que está adaptada para contactar con el rodillo. El depósito resistente al desgaste del presente invento reduce significativamente la contaminación del material molido con relación al desgaste de la cuchilla de descarga.

Las cuchillas tradicionales se desgastan rápidamente durante el tratamiento de partículas abrasivas, por ejemplo pigmentos coloreados. Muchas veces, el desgaste de la cuchilla no será exactamente uniforme a lo largo de la longitud de la cuchilla, es decir algunas partes del filo de trabajo de la cuchilla pueden desgastarse más rápido que otras. Esto puede dar como resultado una cuchilla desgastada que tiene una forma no uniforme a lo largo de la sección de filo adaptada para contactar con el rodillo de descarga. Esto, a su vez, puede dar como resultado una desviación, por ejemplo en la distribución del tamaño de partículas, en el producto formado sobre la duración de vida de la cuchilla de descarga. El presente invento puede reducir o eliminar sustancialmente este efecto, ya que el depósito resistente al desgaste ayuda al filo de trabajo a retener su forma original. Una cuchilla que tiene un depósito resistente al desgaste proporciona por ello un proceso de molido más consistente y uniforme que da como resultado una consistencia y calidad mejoradas del producto formado.

El desgaste reducido tiene también las ventajas adicionales de reducir el tiempo en vacío de producción debido al cambio de cuchilla, reducir el trabajo, y por último reducir los costes de producción.

El presente invento también proporciona una mejora significativa en seguridad para los trabajadores que hacen funcionar molinos de tres rodillos. Las cuchillas rascadoras usadas en molinos de tres rodillos son generalmente a base de acero y el desgaste del uso en el molino da como resultado la formación de un filo muy afilado sobre la cuchilla. Como las cuchillas son reemplazadas generalmente a mano el riesgo de daños en este trabajo es considerable. La cuchilla del presente invento, que tiene un depósito resistente al desgaste en el filo de trabajo, reduce el riesgo de sufrir daños de dos maneras. En primer lugar, el depósito resistente al desgaste puede ayudar al filo de trabajo a retener su forma original de modo que no se forme ningún filo afilado, y en segundo lugar, el depósito resistente al desgaste aumentará la duración de vida de la cuchilla, dando como resultado un reemplazamiento menos frecuente de las cuchillas. Tanto la exposición a las cuchillas, como el riesgo asociado con la exposición a las cuchillas son así reducidos.

La cuchilla de descarga puede tener cualquier forma adecuada para eliminar por rascado material del rodillo de descarga. Generalmente, la cuchilla tendrá una extensión longitudinal sustancialmente paralela al eje longitudinal del rodillo de descarga, y tendrá un filo de trabajo adaptado para contactar con el rodillo de descarga. La cuchilla tendrá generalmente un lado superior, un lado inferior y dos partes laterales que se extienden a lo largo de la longitud de la cuchilla. Los lados superior e inferior de la cuchilla están generalmente formados en planos sustancialmente paralelos. El espesor de la cuchilla puede ser generalmente del orden de 0,5-2 mm, o del orden de 0,5-1 mm. La anchura de la cuchilla entre las partes laterales de la cuchilla será generalmente del orden de 10-100 mm. La longitud de la cuchilla en la dirección longitudinal puede variar dependiendo del uso deseado, normalmente dentro del orden de 0,1-3 m. La cuchilla comprende además una sección de filo dispuesta a lo largo de al menos una parte lateral de la cuchilla. La sección de filo comprende el filo de trabajo adaptado para contactar con el rodillo de descarga y generalmente al menos una parte de cada uno de los lados adyacentes al filo de trabajo.

La geometría exacta de una cuchilla en sección transversal ortogonal a la extensión longitudinal de la cuchilla puede variar. Para reducir los riesgos asociados con el manejo de las cuchillas, se prefiere que la cuchilla no comprenda innecesariamente filos afilados. Con el fin de reducir los riesgos de sufrir daños por el manejo manual de la cuchilla, preferiblemente dos lados o biseles adyacentes de una sección del filo de la cuchilla no deben formar un ángulo menor de 50º. Para reducir incuso más los riesgos de daños, preferiblemente dos lados o biseles adyacentes de una sección de filo de la cuchilla no deben formar un ángulo menor de 70º.

Por ello, en una realización del presente invento la cuchilla de descarga tiene un lado superior, un lado inferior y una sección de filo, en la que dos lados adyacentes de una sección del filo de la cuchilla no forman un ángulo menor de 50º. En otra realización, dos lados adyacentes de una sección del filo de la cuchilla no forman un ángulo menor de 70º.

En una realización, la cuchilla de descarga comprende una sección de filo que tiene un lado posterior enfrentada y/o que hace contacto con el rodillo y un lado frontal adaptado para recoger material rascado, en la que el filo de trabajo de la cuchilla está formado por un ángulo � entre dicho lado posterior y dicho lado frontal, y dicho ángulo es del orden de 50-130º o del orden de 60-120º o del orden de 70-110º. Preferiblemente, en esta realización, un ángulo a entre el lado superior de la cuchilla y el lado frontal de la sección del filo puede ser del orden de 50-180º, y un ángulo y entre el lado inferior de la cuchilla y el lado posterior de la sección del filo puede ser del orden de 50-180º, y los ángulos a, �, y y pueden ser seleccionados preferiblemente de tal modo que la suma de los ángulos a, �, y y sea aproximadamente de 360º, tal como del orden de 355-365º o del orden de 359-361º. Más preferiblemente, la suma de los ángulos a, �, y y es 360º.

En una realización, la cuchilla de descarga comprende una sección del filo que tiene un lado posterior enfrentado y/o que hace contacto con el rodillo y un lado frontal adaptado para recoger el material rascado, en la que el filo de trabajo de la cuchilla está formado por un ángulo � entre dicho lado posterior y dicho lado frontal, y dicho ángulo es del orden de 50-130º o del orden de 60-120º o del orden de 70-110º. Preferiblemente, en esta realización, un ángulo a entre el lado superior de la cuchilla y el lado frontal de la sección de filo puede ser del orden de 50-130º, y un ángulo y entre el lado inferior de la cuchilla y el lado posterior de la sección del filo puede ser del orden de 130-180º, y los ángulos a, �, y y pueden preferiblemente ser seleccionados de tal modo que la suma de los ángulos a, �, y y sea aproximadamente 360º, tal como del orden de 355-365º o del orden de 359-361º. Más preferiblemente, la suma de los ángulos a, �, y y es 360º. En otras palabras, en una realización, la cuchilla comprende tanto un bisel superior como un bisel inferior en la sección del filo. En una realización que comprende tanto un bisel superior como un bisel inferior, el filo de trabajo de la cuchilla está formado por el ángulo � entre el bisel superior y el bisel inferior. En esta realización, el ángulo del filo de trabajo debería ser preferiblemente del orden de 50-130º, por ejemplo del orden de 60-120º o del orden de 70-110º. Un ángulo a entre el bisel superior y el lado superior de la cuchilla puede ser preferiblemente del orden de 50-130º. Un ángulo y entre el bisel inferior y el lado inferior de la cuchilla puede ser preferiblemente del orden de 130-180º. Los ángulos a, �, y y pueden ser seleccionados preferiblemente de tal forma que la suma de los ángulos a, �, y y sea aproximadamente 360º, tal como del orden de 355-365º o del orden de 359-361º. Más preferiblemente, la suma de los ángulos a,

�, y y es 360º.

En otra realización, el lado superior de la cuchilla y el lado frontal de la sección del filo son el mismo, es decir a=180º, y el filo de trabajo de la cuchilla está formado por un ángulo � entre dicho lado posterior de la sección del filo y el lado superior de la cuchilla, y dicho ángulo es del orden de 50-90º. En otras palabras, en una realización, en la que la cuchilla comprende un lado superior y un lado inferior, la cuchilla comprende un bisel inferior en la sección de filo. En una realización que comprende solo un bisel inferior, el filo de trabajo de la cuchilla está formado por el ángulo entre el bisel inferior y el lado superior de la cuchilla. En esta realización, el ángulo � del filo de trabajo debe ser preferiblemente del orden de 50-90º. Un ángulo y entre el bisel inferior y el lado inferior de la cuchilla puede ser preferiblemente del orden de 90-130º. Los ángulos a, �, y y pueden ser seleccionados preferiblemente de tal manera que la suma de los ángulos a, �, y y sea aproximadamente 360º, tal como del orden de 355-365º o del orden de 359-361º. Más preferiblemente, la suma de los ángulos a, �, y y es 360º.

En otra realización, el lado inferior de la cuchilla y el lado posterior de la sección del filo son el mismo, es decir y=180º, y el filo de trabajo de la cuchilla está formado por un ángulo � entre dicho lado frontal y dicho lado inferior de la cuchilla, y dicho ángulo es del orden de 50-90º. En otras palabras, en una realización, en la que la cuchilla comprende un lado superior y un lado inferior, el lado superior comprende un bisel superior en la sección de filo. En una realización que comprende solo un bisel superior, el filo de trabajo de la cuchilla está formado por el ángulo entre el bisel superior y el lado inferior de la cuchilla. En esta realización, el ángulo del filo de trabajo debe ser preferiblemente del orden de 590º. Un ángulo a entre el bisel superior y el lado superior de la cuchilla puede ser preferiblemente del orden de 90-130º. Los ángulos a, �, y y puede ser seleccionados preferiblemente de tal forma que la suma de los ángulos a, �, y y sea aproximadamente 360º, tal como del orden de 355-365º o del orden de 359-261º. Más preferiblemente, la suma de los ángulos a, �, y y es 360º.

La cuchilla también puede comprender lados o biseles en la sección del filo que den como resultado otros ángulos adecuados para usar como el filo de trabajo de la cuchilla.

Con el fin de reducir los riesgos de daños del manejo manual de la cuchilla, preferiblemente dos lados o biseles adyacentes de una sección del filo de la cuchilla no deberían formar un ángulo de menos de 50º. Tener ángulos de menos de 50º entre dos lados adyacentes en la sección del filo de la cuchilla harán la cuchilla innecesariamente afilada. Por la misma razón, la anchura de los lados o biseles en la sección del filo de la cuchilla debería ser preferiblemente de 100 μm o mayor, ya que los lados o biseles que tienen una anchura de menos de 100 μm pueden ser muy afilados. En una realización, la anchura del lado frontal de la sección de filo entre los ángulos a y � es 100 μm o mayor, preferiblemente 200 μm o mayor, más preferiblemente 300 μm o mayor.

La cuchilla de descarga estará generalmente dispuesta en contacto deslizante con el rodillo de descarga, en un ángulo del orden de 10-80º con relación a una dirección tangencial del rodillo de descarga.

Debido a la naturaleza de la aplicación, incluso una cuchilla de descarga que tiene un depósito resistente al desgaste será sometida a un cierto grado de desgaste a lo largo del tiempo. Cuando la cuchilla está desgastada, se forma una cara de desgaste en el filo de trabajo de la cuchilla. Con el fin de evitar un afilamiento indebido de la cuchilla durante su uso, debería estar dispuesta de tal forma que una cara de uso formada por el uso de la cuchilla no forme ángulos agudos con lados o biseles adyacentes. Esto puede lograrse en un molino de tres rodillos de acuerdo con el invento disponiendo la cuchilla de descarga en un ángulo contra el rodillo de descarga, de tal modo que cuando la cuchilla resulta desgastada durante su uso en el molino de tres rodillos, una cara de uso formada en el filo de trabajo de la cuchilla no forma un ángulo de menos de 50º con ninguna superficie adyacente a ella. A este respecto, la cuchilla del presente invento que tiene un depósito resistente al desgaste tiene una ventaja importante sobre las cuchillas de acero tradicionales porque el desgaste ocurre mucho más lentamente. El depósito resistente al desgaste ayuda a la cuchilla a retener su forma de filo original durante un período de tiempo significativamente más largo, mientras que el filo de una cuchilla de acero tradicional puede perder rápidamente su forma original y recibir una forma determinada por el posicionamiento y el ángulo de la cuchilla contra el rodillo de descarga. La cuchilla de descarga puede estar dispuesta preferiblemente formando un ángulo contra el rodillo de descarga, de tal modo que cuando la cuchilla resulta desgastada durante su uso en el molino de tres rodillos, el desgaste no dé como resultado la formación de un lado de la sección del filo de la cuchilla de descarga con una anchura de menos de 100 μm, preferiblemente no menos de 200 μm.

En una realización, cuando la cuchilla está desgastada, la anchura del lado frontal de la sección del filo entre el ángulo a y la cara de desgaste es 100 μm o mayor, preferiblemente 200 μm o mayor. En otra realización, cuando la cuchilla está desgastada, la anchura del lado posterior de la sección del filo entre el ángulo y y la cara de desgaste es 100 μm o mayor, preferiblemente 200 μm o mayor. En una realización preferida, la anchura del lado frontal de la sección del filo entre los ángulos a y la cara de desgaste, y la anchura del lado posterior de la sección del filo entre el ángulo y y la cara de desgaste, son ambas de 100 μm o mayor, preferiblemente 200 μm o mayor.

La cuchilla comprenderá generalmente un núcleo o substrato hecho de un material a base de hierro, tal como acero al carbono o acero inoxidable. Otros materiales de núcleo o de substrato adecuados, por ejemplo otros metales o aleaciones, materiales cerámicos, polímeros o compuestos, pueden ser usados también en la cuchilla de descarga.

La cuchilla comprende un depósito resistente al desgaste que cubre al menos un filo de trabajo de la misma adaptado para contactar con el rodillo de descarga. El depósito resistente al desgaste comprende preferiblemente un material que tiene una resistencia al desgaste sustancialmente mayor que la del acero al carbono o el acero inoxidable. El marco del presente invento no está limitado a los ejemplos específicos de materiales resistentes al desgaste mencionados más adelante. Otros materiales adecuados con una elevada resistencia al desgaste para usar con el presente invento pueden ser identificados por un experto en la tecnología de materiales e incluir materiales comúnmente usados en la fabricación de herramientas y el tratamiento de materiales duros tales como piedra o metales.

El depósito resistente al desgaste del invento puede por ejemplo comprender un material seleccionado del grupo que consiste de carburos, óxidos, nitruros, boruros, silicatos, y mezclas de los mismos resistentes al desgaste. El depósito resistente al desgaste puede ser además una mezcla, o un compuesto, de cualquiera de los materiales resistentes al desgaste antes mencionados con otro material, tal como un metal.

En una realización, el depósito resistente al desgaste es un cermet. Un cermet es un material compuesto que comprende partículas cerámicas dispersadas en una matriz metálica. En una realización, el depósito resistente al desgaste comprende carburo de tungsteno. Se ha encontrado que materiales que se encuentran dentro de la familia del cobalto - carburo de tungsteno son particularmente útiles en el presente invento. En una realización, el depósito resistente al desgaste comprende un cermet de cobalto - carburo de tungsteno. Un cermet puede por ejemplo ser depositado sobre el substrato de la cuchilla usando tecnología HVOF (combustible de oxígeno de alta velocidad) de pulverización térmica.

Un depósito de cermet tiene también la ventaja adicional de reducir la fricción entre la cuchilla de descarga y el rodillo de descarga, por ejemplo un rodillo de hierro colado en coquilla, en comparación con una cuchilla de acero tradicional, dando como resultado un desgaste menor en las cuchillas y rodillos, un calor de fricción reducido, y consumo de energía reducido debido a la menor resistencia entre la cuchilla y el rodillo. Un cermet de cobalto - carburo de tungsteno proporciona especialmente una fricción baja. Por ejemplo, un depósito de cermet de cobalto - carburo de tungsteno que cubre el filo de trabajo de la cuchilla permite reducir la presión de la cuchilla desde 15 bares para cuchillas de acero tradicionales, a 8 bares. La presión reducida de la cuchilla da como resultado un desgaste reducido de la cuchilla, un desgaste reducido del rodillo de descarga, y un consumo de energía reducido debido a la menor resistencia entre la cuchilla y el rodillo. Sin estar limitado a ninguna teoría científica específica, se cree que hacer correr acero sobre una contra-pieza de hierro colado puede inducir un fenómeno adhesivo que aumenta la fricción. Además, el efecto de la temperatura en el contacto debido a la carga elevada puede ablandar y deformar el material metálico. Como una consecuencia, el desgaste adhesivo puede ser promovido y la fricción aumentará más. Este fenómeno es bastante menos probable que ocurra con el depósito resistente al desgaste del presente invento, debido a la pobre compatibilidad química con la contra-pieza y la estabilidad material general.

El espesor del depósito resistente al desgaste puede ser variado dependiendo del material, aplicación y otros requisitos específicos, por ejemplo la abrasividad del material que ha de ser procesado. Generalmente, el espesor del depósito resistente al desgaste puede ser menor de 500 μm. En una realización, el espesor del depósito resistente al desgaste es menor de 300 μm. En otra realización, el espesor del depósito resistente al desgaste es del orden de 50300 μm. El espesor puede también ser menor de 50 μm dependiendo de las propiedades del material resistente al desgaste y del método de aplicación del depósito resistente al desgaste.

El depósito resistente al desgaste cubre preferiblemente al menos el filo de trabajo de la cuchilla adaptada para contactar con el rodillo de descarga ya que éste es la parte de la cuchilla sometida al mayor desgaste. En ciertos casos, por ejemplo, por razones de resistencia al desgaste o fabricación, puede ser ventajoso cubrir también otras superficies de la cuchilla con el depósito resistente al desgaste. Por ello, en diferentes realizaciones, la sección de filo entera, el lado superior de la cuchilla, el lado inferior de la cuchilla o la superficie total de la cuchilla pueden ser total o parcialmente cubiertos por el depósito resistente al desgaste.

En un segundo aspecto del mismo, el presente invento se refiere al uso de una cuchilla de descarga para eliminar por rascado el material tratado que permanece sobre el rodillo de descarga de un molino de tres rodillos, en el que dicha cuchilla de descarga está provista con un depósito resistente al desgaste que cubre al menos un filo de trabajo de la misma adaptado para hacer contacto con dicho rodillo de descarga.

Generalmente, un molino de tres rodillos es útil para triturar, moler, mezclar, refinar, dispersar y/o homogeneizar materiales viscosos y/o en partículas. En una realización, el material que es procesado en el molino de tres rodillos del invento comprende un líquido viscoso o una pasta. En otra realización, el material comprende partículas sólidas o semisólidas. El material también puede comprender un líquido viscoso o una pasta y partículas sólidas o semisólidas.

Una amplia gama de materiales pueden ser procesados en un molino de tres rodillos de acuerdo con el invento, aunque la cuchilla del invento que comprende un depósito resistente al desgaste es especialmente útil en el tratamiento de materiales que comprenden partículas abrasivas que desgastarían rápidamente una cuchilla de acero tradicional.

Ejemplos de materiales que pueden ser tratados en el molino de tres rodillos de acuerdo con el invento incluyen tintas de película gruesa electrónica, materiales cerámicos de altas prestaciones, cosméticos, plastisoles, composiciones que contienen carbono o grafito, pinturas, tintas de impresión, partículas de tóner, dispersiones de cristal líquido, productos farmacéuticos, productos químicos, revestimientos de vidrio, compuestos dentales, pigmentos, revestimientos, adhesivos, selladores, y productos comestibles.

Ejemplos de materiales que a menudo comprenden partículas abrasivas para los que el presente invento es especialmente útil incluyen tintas de impresión, pigmentos de pintura, partículas de tóner, pigmentos cosméticos, dispersiones de cristal líquido, y pastas de cerámica.

En un tercer aspecto del mismo, el presente invento se refiere a un método de mezclar, refinar, dispersar y/o homogeneizar un material en un molino de tres rodillos que tiene un rodillo de alimentación, un rodillo central, y un rodillo de descarga, que comprende las operaciones de:

a) alimentar un material que ha de ser tratado en una zona de alimentación del molino de tres rodillos,

b) triturar, moler, mezclar, refinar, dispersar y/o homogeneizar el material en una primera operación de tratamiento entre el rodillo de alimentación y el rodillo central y en una segunda operación de tratamiento entre el rodillo central y el rodillo de descarga, y caracterizado por la operación de

c) eliminar por rascado el material tratado que permanece en el rodillo de descarga después de la operación b) usando una cuchilla de descarga que tiene un depósito resistente al desgaste que cubre al menos un filo de trabajo de la misma, antes de recoger el producto acabado.

El producto obtenido usando un molino de tres rodillos, de acuerdo con los aspectos antes mencionados del presente invento ha mejorado la calidad y homogeneidad, en términos de contaminación metálica y distribución del tamaño de partículas, en comparación con productos obtenidos con molinos de tres rodillos que usan cuchillas de descarga de acero tradicionales. Las propiedades mejoradas de los materiales que se pueden obtener por un método del presente invento no son descritas fácilmente en términos de parámetros físicos. Por ello, en un cuarto aspecto del mismo, el presente invento se refiere a un material triturado, molido, mezclado, refinado, dispersado y/o homogeneizado que se puede obtener por el método de acuerdo con el tercer aspecto del invento.

En un quinto aspecto del mismo, el presente invento se refiere a una cuchilla de descarga para eliminar por rascado producto acabado de un rodillo de descarga en un molino de tres rodillos, teniendo dicha cuchilla un lado superior, un lado inferior y una sección del filo que comprende un lado posterior adaptado para hacer contacto con el rodillo de descarga y un lado frontal adaptado para recoger producto eliminado por rascado, en la que el filo de trabajo de la cuchilla está formado por un ángulo � entre dicho lado posterior y dicho lado frontal del orden de 70-110º, y dos lados adyacentes de una sección del filo de la cuchilla no forman un ángulo de 70º o menos, caracterizado porque la cuchilla de descarga comprende un cermet resistente al desgaste que cubre al menos un filo de trabajo del mismo.

La cuchilla de descarga del quinto aspecto del invento puede además estar definida como se ha descrito antes con respecto al primer aspecto del invento.

Una cuchilla de acuerdo con este aspecto del invento es especialmente útil en molinos de tres rodillos para el tratamiento de materiales que comprenden partículas abrasivas. La cuchilla proporciona distintas ventajas sobre cuchillas de acero usadas tradicionalmente en molinos de tres rodillos, por ejemplo la contaminación metálica reducida del producto tratado cuando es reducido el desgaste por el depósito resistente al desgaste, la fricción reducida contra el rodillo de descarga del molino, y una seguridad del trabajador mejorada como la ausencia de ángulos agudos en combinación con el depósito resistente al desgaste reducen mucho los riesgos asociados con el manejo de las cuchillas.

Breve descripción de los dibujos

La fig. 1 es una vista lateral esquemática de un molino de tres rodillos de acuerdo con el invento.

La fig. 2 es una sección transversal esquemática de una cuchilla de descarga que comprende un depósito resistente al desgaste que cubre un filo de trabajo de la misma.

Las figs. 3a-d representan una vista esquemática de diferentes geometrías de sección transversal de la cuchilla.

La fig. 4 representa una vista esquemática del perfil de la cuchilla de una realización del invento.

La fig. 5 ilustra una cuchilla de la técnica anterior cuando está nueva (a) y cuando está desgastada (b).

La fig. 6 ilustra una realización de la cuchilla del invento cuando está nueva (a) y cuando está desgastada (b).

Las figs. 7a-c son fotografías de perfiles de cuchilla. En las fotografías, las cuchillas están presentadas con el lado inferior de la cuchilla mirando hacia arriba. La sección del filo de las cuchillas está a la derecha. Una escala que muestra la distancia de 1 mm (d) es proporcionada como referencia. La fig. 7a muestra una imagen de una realización de la cuchilla no desgastada (nueva) del invento, en la que el área triangular más oscura en la parte superior derecha de la cuchilla es el depósito resistente al desgaste. La fig. 7b muestra una imagen de la cuchilla del invento de la fig. 7a después de ser usada durante 250 horas en un molino de tres rodillos. El área triangular más oscura en el lado derecho de la cuchilla es el depósito resistente al desgaste que permanece. Esta cuchilla no tiene ángulos de 50º o menos. La fig. 7c muestra una imagen de la referencia de la cuchilla de acero usada después de 2 horas en un molino de tres rodillos. La punta del ángulo es de aproximadamente 25º.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas

En una realización del invento ilustrada en la fig. 1, el molino de tres rodillos comprende un rodillo de alimentación (1), un rodillo central (2), y un rodillo de descarga (3) dispuesto para girar alrededor de sus ejes longitudinales respectivos, y una cuchilla de descarga (4) dispuesta sustancialmente en paralelo al eje longitudinal del rodillo de descarga para eliminar por rascado producto acabado del rodillo de descarga. En el molino de tres rodillos de esta realización, el rodillo de alimentación y el rodillo central están dispuestos para girar en sentidos opuestos, de tal forma que el material alimentado a la sección de alimentación del molino es sometido a una primera distancia de agarre (5) entre el rodillo de alimentación y el rodillo central. El rodillo central y el rodillo de descarga están dispuestos para girar en sentidos opuestos, de tal forma que el material que permanece sobre el rodillo central después de la primera distancia de agarre es alimentado a una segunda distancia de agarre (6) entre el rodillo central y el rodillo de descarga. La cuchilla de descarga

(4) comprende un depósito resistente al desgaste que cubre un filo de la misma adaptado para hacer contacto con el rodillo de descarga. El molino de tres rodillos puede comprender además una corredera o placa (7) para recoger el material tratado.

En una realización del invento ilustrada en la fig. 2, la cuchilla de descarga del molino de tres rodillos comprende una banda de acero al carbono que tiene una extensión longitudinal principal, y que tiene un lado superior (8), un lado inferior (9) y dos partes laterales longitudinales (sólo se ha mostrado una). El espesor de la cuchilla es menor de 2 mm y la anchura de la cuchilla es menor de 100 mm. A lo largo de una de las partes laterales, la cuchilla está provista con una sección de filo (10) que comprende un filo de trabajo (11) formado por un ángulo entre el lado inferior de la cuchilla y el lado lateral de la cuchilla en la sección de filo. El ángulo entre el lado inferior y dicho lado lateral es del orden de 50-130º. La sección del filo (10) comprende el filo de trabajo y al menos una parte de cada uno de los lados adyacente al filo de trabajo (11). El filo de trabajo está adaptado para hacer contacto con el rodillo de descarga, de tal forma que cuando el rodillo gira, el material tratado sobre la superficie envolvente del rodillo es rascado del rodillo y sobre el lado superior de la cuchilla. La cuchilla comprende un depósito (12) de cermet de cobalto - carburo de tungsteno que cubre la sección de filo de la cuchilla. El espesor de dicho depósito (12) que cubre la sección del filo de la cuchilla. El espesor de dicho depósito es del orden de 50-300 μm desde el lado inferior de la cuchilla.

Las figs. 3a-d muestran el perfil de la cuchilla de cuatro realizaciones diferentes del invento. La fig. 3a muestra una realización que tiene un bisel superior y un bisel inferior, en el que el ángulo de filo � entre el bisel superior y el bisel inferior es del orden de 50-130º, el ángulo a entre el bisel superior y la superficie superior es del orden de por encima de 90º y por debajo de 180º y el ángulo y entre el bisel inferior y la superficie inferior es del orden de por encima de 90º y por debajo de 180º. Los ángulos a, �, y y son preferiblemente seleccionados de tal forma que la suma de los ángulos a,

�, y y sea 360º. La fig. 3c muestra una realización que tiene un bisel inferior, pero no un bisel superior, en el que el ángulo de filo � es del orden de 90-130º. En este caso, a es 180º. Los ángulos �, y y son preferiblemente seleccionados de tal forma que la suma de los ángulos a, �, y y sea 360º. La fig. 3d muestra una realización que tiene un perfil sustancialmente rectangular, en el que tanto el ángulo superior a como el ángulo de filo � son de aproximadamente 90º. En este caso, y es 180º. Los ángulos a y son preferiblemente seleccionados de tal forma que la suma de los ángulos a, �, y y sea 360º.

En otra realización, la cuchilla de descarga tiene una geometría en sección transversal como se ha ilustrado en la fig. 4. En esta realización, la cuchilla de descarga del molino de tres rodillos comprende una banda de acero al carbono que tiene una extensión longitudinal principal, y que tiene un lado superior (13), un lado inferior (14) y dos partes laterales (sólo se ha mostrado una). Los lados superior e inferior de la cuchilla están formados en planos sustancialmente paralelos. El espesor de la cuchilla es menor de 2 mm y la anchura de la cuchilla es menor de 100 mm. A lo largo de una de las partes laterales, la cuchilla está provista con una sección de filo. La sección de filo comprende un lado posterior (15) enfrentado y/o en contacto con el rodillo de descarga y un lado frontal (16) adaptado para recoger material rascado, y el filo de trabajo (17) de la cuchilla está formado por un ángulo � entre dicho lado posterior y dicho lado frontal. El ángulo �entre dicho lado posterior y dicho lado frontal es del orden de 50-130º. El ángulo a entre el lado frontal de la sección de filo y el lado superior de la cuchilla es del orden de 90-130º, y el ángulo y entre el lado posterior de la sección de filo y el lado inferior de la cuchilla es del orden de 130-180º. Los ángulos a, �, y y son seleccionados de tal forma que la suma de los ángulos a, �, y y sea 360º. La anchura d del lado frontal de la sección de filo entre el ángulo a y el ángulo

es al menos de 300 μm. El filo de trabajo está adaptado para hacer contacto con el rodillo de descarga, de tal forma que cuando el rodillo gira, el material tratado sobre la superficie envolvente del rodillo es rascado del rodillo y sobre el lado superior de la cuchilla. La cuchilla comprende un depósito de cermet de cobalto - carburo de tungsteno que cubre la sección de filo de la cuchilla. El espesor de dicho depósito es del orden de 50-300 μm.

La fig. 7a muestra una imagen fotográfica de una sección transversal de una realización de la cuchilla de descarga del invento, en la que la anchura d del lado frontal de la sección del filo entre el ángulo a y el ángulo es de aproximadamente 390 μm.

Las figs. 5a y b muestran el efecto del desgaste en una cuchilla de acero tradicional de la técnica anterior. El perfil de la cuchilla cambia rápidamente durante el uso desde la forma de la cuchilla nueva (18) en la fig. 5a, a la forma de la cuchilla usada (19) de la fig. 5b que tiene un ángulo superior agudo, generalmente del orden de 20-45º, y que no tiene lado frontal de la sección de filo. La fig. 7c muestra una imagen fotográfica de una sección transversal de una cuchilla de acero tradicional desgastada de la técnica anterior. Esta cuchilla tiene un ángulo muy agudo de aproximadamente 25º y no tiene lado frontal de la sección de filo.

Las figs. 6a y b muestran el efecto del desgaste en una cuchilla de acuerdo con una realización del presente invento. El perfil de la cuchilla cambia muy lentamente durante el uso debido al depósito resistente al desgaste que cubre el filo de trabajo de la cuchilla. La fig. 6a representa una cuchilla nueva (20) y la fig. 6b representa la misma cuchilla cuando está desgastada (21). El desgaste no da como resultado la formación de ningún ángulo agudo en la cuchilla, y una anchura d del lado frontal de la sección de filo, entre el ángulo a y el ángulo 1, de al menos 100 !m es retenida en la cuchilla desgastada. La fig. 7b muestra una imagen fotográfica de una sección transversal de una cuchilla de descarga desgastada de acuerdo con el invento. Esta cuchilla no tiene ángulos agudos, es decir 50º o menos, y la anchura restante d del lado frontal de la sección de filo es de aproximadamente 250 !m.

Ejemplos

Ejemplo 1. Preparación de una cuchilla de descarga que comprende un depósito de cobalto - carburo de tungsteno resistente al desgaste.

Un substrato de acero que tiene un espesor de 0,600 mm y una anchura de 50 mm fue afilado en primer lugar en un lado longitudinal para formar la sección de filo y para permitir que el depósito resistente al desgaste sea pulverizado sobre ella. La sección de filo fue a continuación chorreada con arena usando corindón F60 para aumentar la resistencia mecánica de unión entre el substrato de acero y el depósito resistente al desgaste. La parte de filo chorreada con arena fue a continuación pulverizada con el cermet de cobalto - carburo de tungsteno resistente al desgaste WC-Co (8812 % en peso) usando tecnología HVOF (Combustible de Oxígeno de Alta Velocidad). Los lados superior e inferior de la cuchilla fueron a continuación molidos para obtener la forma de cuchilla deseada.

Ejemplo 2. Aumento de la vida de la cuchilla usando un depósito de cobalto - carburo de tungsteno resistente al desgaste.

Ejemplo 2a.

En un molino de tres rodillos (proveedor de tinta de seguridad, Bühler SDVE 1300 CLS), se realizaron pruebas usando dos cuchillas de descarga diferentes.

El primer tipo de cuchilla era una cuchilla de acero A afilada estándar usada como una referencia (cuchilla de la técnica anterior).

El segundo tipo de cuchilla era una cuchilla mejorada B de acuerdo con el presente invento que tiene un depósito de cobalto de carburo de tungsteno resistente al desgaste que cubre la sección de filo de la cuchilla.

Se usaron las siguientes condiciones de funcionamiento en estas pruebas:

-: Tipo de pastas pigmentadas: blanco transparente, blanco sólido elevado, pasta roja.

-: Superficie del rodillo: hierro colado

-: Temperatura del rodillo: 30º C

-: Dimensiones de la cuchilla de descarga: 0,635 x 40 x 1345 mm (espesor x anchura x longitud).

-: �?ngulo de soporte de cuchilla: 55º (contacto deslizante con el rodillo de descarga con relación a la dirección tan

gencial del rodillo de descarga).

-: Velocidad del rodillo de descarga: 522 rpm

-: Presión de la cuchilla: 8 bares

La vida de trabajo para la cuchilla de referencia A (cuchilla de acero) está en el promedio de aproximadamente

2 horas. Para producir un lote de 500 kg de pasta pigmentada, esta cuchilla tendría que haber sido retirada 4 veces con el fin de ser afilada. El riesgo de daños es elevado y el tiempo de producción es relativamente consecuente: el cambio de cuchilla requiere aproximadamente 10 minutos.

En comparación, la segunda cuchilla B probada en la misma máquina con el mismo tipo de pastas pigmentadas duró aproximadamente 250 horas. Para los lotes siguientes y para diferentes lotes, la cuchilla fue dejada dentro del soporte de la cuchilla y solo limpiada. Basándonos en estas pruebas, la cuchilla B del invento puede producir potencialmente 100 veces más el mismo tipo de producto antes de cambiar la cuchilla.

El desgaste de la cuchilla B fue muy lento y uniforme, por lo que no hubo ninguna necesidad de que el operario cambiara los ángulos de soporte de la cuchilla para mejorar su rendimiento.

Por consiguiente, la ganancia en productividad (reducción del tiempo de producción) fue considerable usando la cuchilla B.

Ejemplo 2b.

Se realizó una segunda prueba con una pasta pigmentada muy abrasiva. Los ensayos comparativos fueron realizados con los dos tipos diferentes de cuchillas de descarga A (cuchilla de acero estándar) y B (cuchilla del invento resistente al desgaste) mencionadas en el Ejemplo 2a. Las condiciones de funcionamiento usadas fueron también las mismas que las mencionadas en el Ejemplo 2a.

Para producir un lote de 500 kg de una pasta pigmentada muy abrasiva, se requirieron 10 cuchillas de tipo A durante 4 horas de producción. Cada cuchilla de referencia A duró alrededor de 20 a 30 minutos, después de este tiempo el desgaste en el filo de la cuchilla fue tan severo que el rascado de producto acabado fue menos homogéneo.

Bajo las condiciones correspondientes anteriores, la cuchilla de tipo B duró 15 horas y produjo 4 lotes de 500 kg de pasta pigmentada abrasiva.

De nuevo, la ganancia en productividad es considerable.

Además de las pruebas de los Ejemplos 1a y 1b, se han realizado mediciones diferentes sobre el diámetro del rodillo de descarga con el fin de comprobar y confirmar que la cuchilla que tiene el depósito resistente al desgaste (depósito de cobalto - carburo de tungsteno) no tenía impacto negativo sobre la superficie del rodillo y tampoco sobre las dimensiones del diámetro del rodillo. Se obtuvo la siguiente información:

-: No hubo desgaste significativo de la superficie del rodillo de descarga después de 4000 horas de funcionamiento,

-: después de 2000 horas, hubo una especie de micro-abrasión del cilindro que fue similar para ambos tipos de cuchillas: el desgaste fue del orden de 0,015 a 0,045 mm.

-: La fig. 7a muestra una imagen de la cuchilla no desgastada (nueva) del invento

-: La fig. 7b muestra una imagen de la cuchilla del invento desgastada después de 250 horas en un molino de tres rodillos.

-: La fig. 7c muestra una imagen de la cuchilla de acero de referencia desgastada después de 2 horas en un molino de tres rodillos.

Ejemplo 3. Fricción y reducción de presión de la cuchilla usando un depósito de cobalto - carburo de tungsteno resistente al desgaste.

Se estudiaron la fricción y la presión de la cuchilla de los dos tipos diferentes de cuchillas de descarga A (cuchilla de acero estándar) y B (cuchilla del invento resistente al desgaste) mencionadas en el Ejemplo 2a en un molino de tres rodillos. Las condiciones de funcionamiento del molino de tres rodillos fueron también las mismas que las mencionadas en el Ejemplo 2a.

Con el fin de asegurar una eliminación por rascado constante y homogénea del producto acabado, la presión de la cuchilla de referencia A tenía que ser aumentada desde 10 bares hasta 15 bares durante un período corto de 1 hora. Las consecuencias directas de tales condiciones de trabajo duro incluyen el desgaste rápido de la cuchilla de acero que conduce a una combinación metálica dentro del material procesado.

En comparación, la cuchilla que tiene el depósito resistente al desgaste trabajó bien a una presión inferior y constante de 8 bares.

Claims

REIVINDICACIONES

1.

Un molino de tres rodillos que comprende un rodillo de alimentación, un rodillo central, y un rodillo de descarga dispuestos para girar alrededor de sus ejes longitudinales respectivos, y una cuchilla de descarga dispuesta sustancialmente paralela al eje longitudinal del rodillo de descarga para eliminar por rascado producto acabado del rodillo de descarga, caracterizado porque la cuchilla de descarga tiene un lado superior, un lado inferior y una sección de filo que comprende un lado posterior enfrentado y/o que hace contacto con el rodillo y el lado frontal adaptado para recoger material rascado, y en la que el filo de trabajo de la cuchilla está formado por un ángulo entre dicho lado posterior y dicho lado frontal, y dicho ángulo es del orden de 50 a 130º, en el que el lado frontal de la sección de filo tiene una anchura de más de 100 !m, y la cuchilla de descarga comprende un depósito resistente al desgaste que cubre al menos un filo de trabajo de la misma adaptado para hacer contacto con el rodillo de descarga.
2.

Un molino de tres rodillos según la reivindicación 1, en el que la cuchilla de descarga tiene un lado superior, un lado inferior y una sección de filo, y en el que dos lados adyacentes de una sección de filo de la cuchilla no forman un ángulo menor de 50º.
3.

Un molino de tres rodillos según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el ángulo entre dicho lado posterior y dicho lado frontal es del orden de 60 a 120º.
4.

Un molino de tres rodillos según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el ángulo entre dicho lado posterior y dicho lado frontal es del orden de 70 a 110º.
5.

Un molino de tres rodillos según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que cada uno de los lados de la sección de filo tiene una anchura de más de 100 !m.
6.

Un molino de tres rodillos según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la cuchilla de descarga está dispuesta formando un ángulo contra el rodillo de descarga, de tal modo que cuando la cuchilla resulta desgastada durante el uso en el molino de tres rodillos, una cara de uso formada en el filo de trabajo de la cuchilla no forma un ángulo de menos de 50º con ninguna superficie adyacente a ella.
7.

Un molino de tres rodillos según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la cuchilla de descarga está dispuesta formando un ángulo contra el rodillo de descarga, de tal modo que cuando la cuchilla resulta desgastada durante su uso en el molino de tres rodillos, el desgaste no da como resultado la formación de un lado de la sección de filo de la cuchilla de descarga con una anchura de menos de 100 !m.
8.

Un molino de tres rodillos según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la cuchilla de descarga tiene un espesor de menos de 1 mm.
9.

Un molino de tres rodillos según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el depósito resistente al desgaste comprende un material seleccionado a partir del grupo que consiste de carburos, óxidos, nitruros, boruros, silicatos y mezclas de los mismos resistentes al desgaste.
10.

Un molino de tres rodillos según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el depósito resistente al desgaste es un cermet.
11.

Un molino de tres rodillos según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el depósito resistente al desgaste comprende carburo de tungsteno.
12.

Un molino de tres rodillos según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el depósito resistente al desgaste comprende un cermet de cobalto - carburo de tungsteno.
13.

Un molino de tres rodillos según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el depósito resistente al desgaste tiene un espesor de menos de 300 micras.

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