ES2228886T3 - Dispositivo para presionar cuchillas hacia una placa perforada de un dispositivo de granulacion. - Google Patents

Abstract

Dispositivo en aparatos granuladores, especialmente para materiales plásticos, para presionar al menos una cuchilla, conducida por un árbol (12) impulsado por un motor (21) a un movimiento giratorio en torno a su eje (17) y en torno al cual (17) gira la cuchilla (11), contra la placa perforada (8) del aparato granulador, estando alojado al menos el segmento (23) del árbol (12) que lleva la o las cuchillas (11) de forma longitudinalmente desplazable en su dirección axial y estando previsto un dispositivo de control (39) de la magnitud operativa del motor (21) que depende de la presión de contacto de la/s cuchilla/s (11) sobre la placa perforada (8), y estando conectado a este dispositivo de control (39) un dispositivo de ajuste (41) para el desplazamiento longitudinal del árbol de cuchillas (12), caracterizado porque el dispositivo de ajuste (41) presenta un servomotor (37), cuyo árbol receptor está conectado a través de una transmisión (40) con el árbol (12) que porta las cuchillas (11) para su reajuste en caso de desgaste de las mismas.

Description

Dispositivo para presionar cuchillas hacia una placa perforada de un dispositivo de granulación.

La invención se refiere a un dispositivo en aparatos granuladores, especialmente para materiales plásticos, para presionar al menos una cuchilla, conducida por un árbol impulsado por un motor a un movimiento giratorio en torno a su eje y en torno al cual gira la cuchilla, contra la placa perforada del aparato granulador, estando alojado al menos el segmento del árbol que lleva la o las cuchillas de forma longitudinalmente desplazable en su dirección axial y estando previsto un dispositivo de control de la magnitud operativa del motor que depende de la presión de contacto de la/s cuchilla/s sobre la placa perforada, y estando conectado a este dispositivo de control un dispositivo de ajuste para el desplazamiento longitudinal del árbol de cuchillas.

En los aparatos granuladores en los que las cuchillas giratorias cortan el material que sale de los orificios de salida de la placa perforada, en particular material termoplástico, es importante que estas cuchillas hagan contacto sin entrehierro con la placa perforada, ejerciendo presión convenientemente sobre la placa perforada. En caso contrario, no es posible cortar perfectamente las masas de baja viscosidad. Hasta ahora, las cuchillas ejercían presión de contacto contra la placa perforada mediante resortes o sistemas hidráulicos o neumáticos o bien se empujaba hacia delante el árbol portador de las cuchillas contra la placa perforada hasta el punto que las cuchillas se curvan y con ello hacen contacto en la placa perforada con la presión deseada. Ambas construcciones presentan desventajas. Los resortes tienden a la fatiga y a la rotura, y los sistemas hidráulicos o neumáticos son complicados y costosos. La presión de las cuchillas no es fiable estando éstas combadas, ya que las cuchillas se desgastan con el tiempo y con ello cambia la presión de contacto.

Se conoce un dispositivo del tipo anteriormente mencionado de la EP-A-418 941. En éste, se utiliza el consumo de energía del motor para compensar la fuerza hidrodinámica generada con la rotación de cuchillas de un aparato granulador sumergido. Esto soluciona sólo de forma incompleta los problemas arriba descritos, en particular no soluciona el problema del desgaste de las cuchillas.

El cometido del invento es mejorar un dispositivo del tipo mencionado al principio, de modo que se consiga una presión fiable y a ser posible uniforme y constante en el tiempo de las cuchillas contra la placa perforada del aparato granulador, de forma que se garantice un reajuste continuo de las cuchillas cuando se desgastan. El invento resuelve esta tarea en que el dispositivo de ajuste presenta un servomotor, cuyo árbol receptor está conectado a través de una transmisión con el árbol que porta las cuchillas para reajustarlas en caso de desgaste de las mismas. Con ello se consigue un control continuo de la presión de contacto ejercida por las cuchillas o bien el reajuste al valor deseado. Por tanto, cuando la cuchilla se desgasta o las cuchillas se desgastan, la presión que ejercen es inferior, lo cual se detecta inmediatamente en la alteración de la magnitud operativa del motor. Cuando el dispositivo de control detecta que la magnitud operativa del motor dependiente de la presión de las cuchillas cae por debajo de un valor predefinido, ajustado en el dispositivo de control, el dispositivo de control provoca un reajuste automático del árbol de cuchillas. Esto permite mantener constante la presión deseada de la cuchilla o cuchillas contra la placa perforada, incluso tras una eventual apertura y posterior cierre de la carcasa de granulación, pues también se encarga de que se vuelva a alcanzar el valor inicial de la magnitud operativa o bien un intervalo previamente definido de esta magnitud operativa. La ventaja de ello es que no es necesario dotar de resortes a las cuchillas, sino que más bien es suficiente la elasticidad propia de cada una de las cuchillas de corte. Otra ventaja del invento es la posibilidad de poder emplear componentes convencionales con poca complicación y gastos.

Conforme a una forma de ejecución preferente del invento, la magnitud operativa es el par a alcanzar por el motor o su consumo de corriente eléctrica. Ambas magnitudes operativas pueden registrarse fácilmente, pues están directamente relacionadas entre sí. Pero también cabe la posibilidad de emplear el número de revoluciones del motor como magnitud operativa utilizable. Por tanto, si la cuchilla se desgasta durante el servicio, la magnitud operativa controlada disminuye, particularmente el par o el consumo de corriente del motor que acciona el árbol de cuchillas. Cuando la magnitud operativa controlada cae por debajo de un valor previamente asignado, el servomotor se encarga de un reajuste automático, es decir, de realizar la correspondiente corrección, y empuja el árbol de cuchillas en dirección a la placa perforada hasta que la magnitud operativa controlada del motor vuelve a estar en el intervalo previamente definido. Estando el dispositivo en servicio, el sistema de control indica si el reajuste realizado ha sido suficiente.

El invento es aplicable tanto a aparatos en los que el árbol de cuchillas lleva una única cuchilla como también en dichos aparatos granuladores en los que varias cuchillas están alojadas en un árbol de cuchillas conjunto, como suele ser generalmente el caso. Cada una de las cuchillas es presionada constantemente contra la placa perforada siempre con una fuerza de presión casi idéntica, y se reajusta automáticamente.

Una construcción particularmente ventajosa es, en el marco del invento, que el segmento del árbol que porta las cuchillas esté alojado de forma giratoria en un casquillo que está alojado de forma longitudinalmente desplazable en una pieza de conexión? de un bastidor y que se regula mediante el servomotor a través de la transmisión. La pieza de conexión está convenientemente fijada a la carcasa de granulación. Una carcasa de granulación de este tipo, que forma una parte del bastidor, rodea el árbol de la forma conocida y un tubo de alimentación de refrigerante para el granulado desemboca en esta carcasa, de la que se descarga el granulado cortado junto con el refrigerante a través de una salida.

Preferentemente, la transmisión está dotada de un piñón de tornillo sin fin, cuyo tornillo sin fin está conectado con bloqueo de giro con el árbol receptor del servomotor. De esta forma es posible un ajuste sencillo del árbol de cuchillas desde el servomotor, pero no un desplazamiento no intencionado del árbol de cuchillas.

El invento se puede emplear también para corregir un exceso de presión de contacto de las cuchillas sobre la placa perforada. Un exceso de presión de este tipo se detecta en el dispositivo de control porque el valor de la magnitud operativa del motor de accionamiento sobrepasa el intervalo permitido, y el dispositivo de ajuste o su servomotor sólo tiene que estar construido de forma que también permita realizar sin problemas un ajuste inverso.

En el marco del invento también cabe la posibilidad de que el dispositivo de control accione simultáneamente un dispositivo de indicación o señalización y el dispositivo de ajuste para el ajuste longitudinal del árbol de cuchillas. Esto tendría la ventaja de que el ajuste automático del árbol de cuchillas también se indicaría óptica y acústicamente.

Otras características y ventajas del presente invento se derivan de la descripción de un ejemplo de ejecución representado esquemáticamente en el dibujo. La fig. 1 muestra una sección longitudinal a través del dispositivo granulador, con el dispositivo de presión de contacto integrado en él, y la fig. 2 muestra un detalle en una escala superior.

El dispositivo granulador posee, de la forma conocida, un bastidor 16, que porta una carcasa de granulación 1, que presenta una camisa cilíndrica 2, la cual está cerrada en un extremo frontal por una pared frontal 3 y en su otro extremo frontal por la pieza de admisión 5 conectada al portatoberas 4. La pieza de admisión 5 tiene un canal de admisión 6 para el material a granular, al cual están conectados conductos ramificados 7 que conducen a las toberas 9 del portatoberas 4, por las que sale el material sintético plastificado o similar para su granulación. Estas toberas 9 están distribuidas en círculo en una placa perforada 8 en torno al eje 10 de la pieza de admisión 5. La placa perforada 8 está atornillada a la pieza de admisión 5. La masa de material que sale de las toberas 9 se corta mediante cuchillas 11, dispuestas en brazos radiales 13 del cabezal de cuchillas 14 de un árbol de cuchillas 12. El árbol 12 está alojado de forma giratoria en una caja de cojinete en forma de pieza de conexión 15 del bastidor 16, que está abridado a la pared frontal 3 de la carcasa de granulación 1. Además, el árbol de cuchillas 12 es desplazable longitudinalmente mediante un dispositivo de ajuste 41 en dirección a su eje 17 con relación al bastidor 16, con el fin de poder presionar las cuchillas 11 respectivamente con la presión deseada contra la placa perforada 8. Para ello, el árbol 12 está alojado de forma giratoria en un casquillo 19 mediante rodamientos 18, que es desplazable en un taladro cilíndrico 20 de la pieza de conexión 15 en su dirección longitudinal. El giro del árbol 12 en torno a su eje 17 se efectúa mediante un motor 21, el cual está atornillado mediante tornillos 56 a una brida 22 conectada con la pieza de conexión 15. Para evitar que el motor 21 tenga que seguir el desplazamiento longitudinal del árbol 12, dicho árbol 12 está subdivido en dos segmentos 23, 24, los cuales están unidos entre sí con bloqueo de giro mediante una chaveta 25, de tal forma que el segmento 23 se puede mover relativamente hacia el segmento 24 en la dirección axial del árbol 12, pero el segmento 24 mantiene siempre su posición axial.

Ambos rodamientos 18 del árbol de cuchillas 12 se mantienen a distancia entre sí mediante un casquillo distanciador 27. El rodamiento izquierdo 18 está sujeto mediante un anillo de retención 58 que está colocado en el casquillo 19. En cambio, el rodamiento derecho 18 está sujeto por otro anillo de retención 58 que está colocado en el segmento 23 del árbol, y además por una brida 59 que está atornillada al casquillo 19 (fig. 2).

El casquillo 19 lleva un talón de arrastre 26 en forma de una espiga radial enroscada en el casquillo 19, que atraviesa una ranura 28 de la pieza de conexión 15 que discurre en la dirección axial del árbol 12 y que se desplaza en el interior de esta ranura 28, siendo la ranura 28 de tal longitud que la espiga 26 puede realizar en su interior el recorrido de ajuste en cuestión del segmento 23 del árbol. El extremo libre de este talón de arrastre 26 está colocado en un orificio 27 del cabezal 29 de un husillo roscado 30, que se extiende en la dirección axial del árbol 12 y que está enroscado en un casquillo roscado 31. Este casquillo roscado 31 está alojado de forma giratoria en una carcasa 33 que está atornillada a la brida 22. El casquillo roscado 31 lleva en su superficie lateral una chaveta 34 que engrana en una ranura longitudinal del orificio central de la rueda helicoidal 35 de un piñón de tornillo sin fin 42, de modo que la rueda helicoidal 35 está conectada con bloqueo de giro con el casquillo roscado 31. La rueda helicoidal 35, alojada en la carcasa 33 de forma giratoria mediante cojinetes 32 y asegurada mediante estos cojinetes 32 contra un desplazamiento longitudinal, engrana en un tornillo sin fin 36 que está conectado con bloqueo de giro con el árbol receptor de un servomotor 37 que está fijado a la carcasa 33. El servomotor 37 es alimentado para el reajuste automático del cabezal de cuchillas 14 a través de un cable 38 por la unidad de mando de un dispositivo de control 39 (fig. 1), que a su vez está conectado con el motor 21 mediante un cable 40. El dispositivo de control 39 explora una magnitud operativa del motor, preferentemente el par a alcanzar por el motor o su consumo de corriente. Este par, o el valor análogo de amperios, depende de la presión con la que las cuchillas 11 se deslizan sobre la superficie frontal de la placa perforada 8. Si el valor de esta magnitud operativa controlada del motor 21 cae por debajo de un valor predefinido, ajustado en la unidad de mando del dispositivo de control 39, por ejemplo a causa de un desgaste de las cuchillas, el dispositivo de control 39 alimenta a través del cable 38 al servomotor 37 del dispositivo de ajuste 41, de tal modo que el casquillo 19 es desplazado por la transmisión 40 formada por los componentes 26 hasta 36 en dirección a la placa perforada 8, de modo que las cuchillas 11 ejercen una mayor presión de contacto sobre la placa perforada 8. Al hacerlo, el casquillo 19 arrastra el segmento 23 del árbol en dirección axial mediante los rodamientos 18. La unión por chaveta 25 se encarga de que el segmento 24 del árbol no realice también este movimiento axial. Cuando el motor 21 alcanza el par determinado o su consumo de corriente vuelve a presentar el valor predefinido, el dispositivo de control 39 vuelve a parar el servomotor 27, el cual constituye un motor de ajuste.

La transmisión del número de revoluciones del árbol receptor del servomotor 37 mediante un engranaje helicoidal y la unión roscada entre el husillo roscado 30 y el casquillo roscado 31 garantiza una posibilidad de ajuste muy fino de las cuchillas 11 y, con ello, una regulación precisa de la presión de contacto, así como la posibilidad de emplear componentes convencionales. Además, el acoplamiento entre la rueda helicoidal 35 y el tornillo sin fin 36 tiene tal efecto de autoretención, que el casquillo 19 y con ello el segmento 23 del árbol que porta las cuchillas no pueden moverse de forma no intencionada en dirección axial. Para lograr un desgaste lo más uniforme posible de las cuchillas 11 a lo largo de toda la longitud de sus filos cortantes, la disposición puede ser tal que el eje 17 del árbol de cuchillas 12 esté colocado en torno a la excéntrica con tal excentricidad en relación al eje 10 de la placa perforada 8, o al punto central del círculo en el que están colocadas las toberas 9, que se utilice completamente la longitud total de los filos de las cuchillas 11. Con ello se consigue una mayor duración de las cuchillas 11.

Una prolongación del casquillo roscado 31 atraviesa un orificio 43 de la brida 22 y lleva en el exterior una rosca en la que está enroscada una tuerca 44, asegurada mediante un pasador de aletas 52. Además, el casquillo roscado 31 lleva un collar 53 que junto con la tuerca 44 asegura la posición axial del casquillo roscado 31 en relación a la brida 22. No obstante, es posible realizar cuando se desee un preajuste de la posición axial del casquillo roscado 31 y con ello del árbol de cuchillas 12, desenroscando el talón de arrastre 26 del casquillo 19 y sacándolo del orificio 27. Entonces se puede girar el husillo roscado 30 en el casquillo roscado 31, lo cual produce una modificación de la posición axial del orificio 27, y con ello del árbol de cuchillas 12, cuando el talón de arrastre 26 se vuelve a colocar en el orificio 27.

El extremo libre del talón de arrastre 26 lleva un agujero 55 en el que se puede colocar un perno para facilitar la tarea de enroscar o desenroscar el talón de arrastre 26 en o del casquillo 19.

Al dispositivo de control 39 puede estar conectado un dispositivo de indicación o señalización 60 que indique óptica y/o acústicamente que la presión de contacto sobre la placa perforada 8 del cabezal de cuchillas 14, o de las cuchillas 11 que éste lleva, presenta un valor distinto al intervalo predefinido, ajustado en el dispositivo de control 39. En caso de realizarse el reajuste automático descrito del árbol de cuchillas 12, este dispositivo de indicación o de señalización 60 muestra que se está realizando un reajuste automático, y su señal se apaga en cuanto el reajuste se haya realizado correctamente, es decir, en cuanto se vuelva a alcanzar el intervalo de presión de contacto deseado de las cuchillas 12 sobre la placa perforada 8 o bien la magnitud correspondiente a este intervalo de la magnitud operativa controlada del motor 21.

Para posibilitar, adicionalmente al reajuste automático del árbol de cuchillas 12, también un ajuste manual del mismo, puede estar conectada con el tornillo sin fin 36 una rueda de mano no representada, mediante la cual se puede realizar un ajuste axial del segmento 23 del árbol 12 que porta las cuchillas 11, de forma análoga al ajuste automático.

En la carcasa de granulación 1 desemboca de la forma conocida un tubo de alimentación de refrigerante 45, preferentemente para agua, cuyo refrigerante fluye en la dirección de la flecha 61 y se inyecta en la zona de las toberas 9 en la dirección de las flechas 62 desde conductos ramificados no representados. Las partículas lenticulares o cilíndricas de granulado cortadas por las cuchillas 11 se enfrían inmediatamente después de salir de las toberas 9 y se descargan de la carcasa de granulación 1 junto con el refrigerante a través de una salida 46 en la dirección de la flecha 63. La temperatura en la pieza de admisión 5 se puede controlar mediante un sensor 47. Para evitar que a través del orificio 48 de la pared frontal 3, a través del cual pasa el árbol de cuchillas 12, penetre el refrigerante en la zona del alojamiento del árbol de cuchillas 12, el segmento 49 que está colocado en este orificio 48 está dotado de una rosca de reflujo 50 que, al girar el árbol de cuchillas 12, produce un efecto de reconducción en dirección al cabezal de cuchillas 14.

Un fuelle 51, que rodea al talón de arrastre 26, que está colocado sobre la pieza de conexión 15 y está sujeto a ella mediante un anillo 54, evita que puedan introducirse impurezas por la ranura 28 al interior de la pieza de conexión 15.

En la puesta en servicio del dispositivo es conveniente, después de abrir la carcasa de granulación 1, desplazar el segmento 23 desplazable del árbol de cuchillas 12 junto con el cabezal de cuchillas 14 que éste lleva a una posición inicial tal en dirección al motor 21, que las cuchillas 11 no hagan contacto con la placa perforada 8. En consecuencia, al volver a cerrar la carcasa de granulación 1 no se produce al principio la presión de contacto definitiva, sino que hay un entrehierro entre las cuchillas 11 y la placa perforada 8. No obstante, en cuanto el motor recibe corriente y el árbol de cuchillas 12 gira, el dispositivo de control 39 comprueba que la magnitud operativa, en particular el par del motor 21, es demasiado reducida y desplaza por ello a través de la transmisión 40 el segmento desplazable 23 del árbol de cuchillas 12 en dirección a la placa perforada hasta que las cuchillas 11 hacen contacto con la placa perforada 8 con la presión deseada o bien hasta que el par del motor 21 generado con ello está dentro del intervalo predefinido. En caso de que, por cualquier motivo, la presión de contacto de las cuchillas 11 sea demasiado elevada, la magnitud operativa controlada del motor 21 aumenta por ejemplo el par que éste debe alcanzar, sobrepasando el intervalo previamente definido, de modo que el dispositivo de control 39 retrae el cabezal de cuchillas 14 en la medida necesaria mediante el dispositivo de ajuste 41.

También en el caso del ajuste manual del árbol de cuchillas 12 anteriormente descrito, el dispositivo de control 39 indica si la presión de contacto de las cuchillas 11 está dentro del intervalo permitido o no.

El invento descrito no sólo es aplicable para la granulación de material plástico sino también para otras masas pastosas, las cuales al salir de las toberas se subdividen mediante las cuchillas en partículas sueltas, por ejemplo para masas de alimentos como pastas alimenticias o muesli, etc.

Claims (13)

1. Dispositivo en aparatos granuladores, especialmente para materiales plásticos, para presionar al menos una cuchilla, conducida por un árbol (12) impulsado por un motor (21) a un movimiento giratorio en torno a su eje (17) y en torno al cual (17) gira la cuchilla (11), contra la placa perforada (8) del aparato granulador, estando alojado al menos el segmento (23) del árbol (12) que lleva la o las cuchillas (11) de forma longitudinalmente desplazable en su dirección axial y estando previsto un dispositivo de control (39) de la magnitud operativa del motor (21) que depende de la presión de contacto de la/s cuchilla/s (11) sobre la placa perforada (8), y estando conectado a este dispositivo de control (39) un dispositivo de ajuste (41) para el desplazamiento longitudinal del árbol de cuchillas (12), caracterizado porque el dispositivo de ajuste (41) presenta un servomotor (37), cuyo árbol receptor está conectado a través de una transmisión (40) con el árbol (12) que porta las cuchillas (11) para su reajuste en caso de desgaste de las mismas.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la magnitud operativa del motor (21) es el par a alcanzar por el motor o su consumo de corriente eléctrica.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el segmento (23) del árbol (12) que porta la cuchilla o las cuchillas (11) está alojado de forma giratoria en un casquillo (19), que está alojado en una pieza de conexión (15) de un bastidor (16) de forma longitudinalmente desplazable, y que se ajusta mediante el servomotor (37) a través de la transmisión (40).

4. Dispositivo según la reivindicación 3, caracterizado porque la pieza de conexión (15) está conectada a una carcasa de granulación (1).

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones de la 1 a la 4, caracterizado porque la transmisión (40) presenta un piñón de tornillo sin fin (42), cuyo tornillo sin fin (36) está conectado con bloqueo de giro con el árbol receptor del servomotor (37).

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones de la 3 a la 5, caracterizado porque un talón de arrastre (26) conectado con el casquillo (19) atraviesa una ranura (28) de la pieza de conexión (15) que discurre en la dirección axial del árbol (12), se desplaza en esta dirección en la ranura (28) y está conectado con la transmisión (40) para el ajuste en esta dirección.

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones de la 3 a la 6, caracterizado porque el casquillo (19) está conectado, preferentemente mediante el talón de arrastre (26), con un husillo roscado (30) que se extiende en la dirección axial del árbol (12) y que está enroscado en un casquillo roscado (31) de la transmisión (40).

8. Dispositivo según la reivindicación 7, caracterizado porque el casquillo roscado (31) está conectado con bloqueo de giro con la rueda helicoidal (35) del piñón de tornillo sin fin (42).

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones de la 6 a la 8, caracterizado porque el talón de arrastre (26) está rodeado por un fuelle (51) que cubre la ranura (28) del casquillo (19).

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones de la 1 a la 9, caracterizado porque el árbol (12) atraviesa una pared frontal (3) de una carcasa de granulación (1) y presenta en la zona de la pared frontal (3) una rosca de reflujo (50), la cual reconduce el material plástico a la carcasa de granulación (1) al girar el árbol (12).

11. Dispositivo según una de las reivindicaciones de la 1 a la 10, caracterizado porque el árbol (12) está subdividido en dos segmentos (23, 24), conectados entre sí con bloqueo de giro, pero que pueden desplazarse relativamente uno hacia el otro en la dirección axial del árbol (12), estando uno de los segmentos (24) conectado con bloqueo de giro por su extremo frontal con el motor estacionario (21), mientras que el otro segmento (23) porta las cuchillas (11).

12. Dispositivo según una de las reivindicaciones de la 1 a la 11, caracterizado porque el eje (17) del árbol (12) está alojado de forma excéntrica respecto al punto central del círculo de orificios de la placa perforada (8) (eje 10).

13. Dispositivo según una de las reivindicaciones de la 1 a la 12, caracterizado porque el dispositivo de indicación o señalización (60) es óptico y/o acústico.