ES2237605T3

ES2237605T3 - Dispositivo para mezclar y suministrar aditivos en un flujo de fundido de polimero.

Info

Publication number: ES2237605T3
Application number: ES01980467T
Authority: ES
Inventors: Horst Finder; Bernd Helmstorff
Original assignee: ZiAG Plant Engineering GmbH
Current assignee: LL Plant Engineering AG
Priority date: 2000-10-05
Filing date: 2001-10-02
Publication date: 2005-08-01
Anticipated expiration: 2021-10-02
Also published as: AU2002212302A1; ATE284265T1; AR030851A1; DE10049617B4; WO2002028520A1; DE10049617A1; PT1322410E; CN1468143A; TW592923B; US20020075756A1; KR100758258B1; EP1322410A1; CN1230243C; KR20030081311A; ZA200302650B; US6601987B2; DE50104780D1; EP1322410B1

Abstract

Dispositivo para premezclar e introducir aditivos en una corriente de masa fundida de polímero, que incorpora -un elemento conductor (2) en el cuál se guía la corriente de masa fundida de polímero. -una bomba de piñón satélite que tiene por lo menos n-3 piñones satélite (36) -respectivamente un canal de alimentación (20, 22) y un canal de evacuación (42) por piñón satélite (36), en donde por lo menos uno y como máxime n-1 canales de suministro están dispuestos en forma de canales de suministro de aditivos (22), y los canales de suministro restantes están dispuestos en forma de canales de suministro de masa fundida de polímero (20) y -un elemento de alimentación (12) que está unido por flujo a los canales de evacuación (42) caracterizado porque el elemento conductor incorpora un primer canal (8) y un segundo canal (10) que desembocan lateralmente en el primer canal (8), en donde el elemento de alimentación (12) se extiende al primer canal (8) formando un canal anular (16) y las bocas (14) delos canales de suministro de masa fundida de polímero (20) distantes de la bomba de piñones satélite están dispuestas alrededor del elemento de alimentación (12)

Description

Dispositivo para mezclar y suministrar aditivos en un flujo de fundido de polímero.

El presente invento se refiere a un dispositivo para mezclar y suministrar aditivos en un flujo de fundido de polímero.

Se conoce el suministro de aditivos en una corriente de polímero. En "Industria de textil de fibra química", 36/B 8. Año, Enero 1986, págs. 24 a 29 se describe un procedimiento para suministro de aditivos en un flujo de masa fundida de polímero, en el que de una masa fundida principal no modificada que sale de un reactor final o extrusor se extrae un flujo parcial conduciéndolo a través de un extrusor de dos ejes provisto de elementos amasadores especiales. Con un sistema de dosificación continuada se suministra aditivos al extrusor de dos ejes mezclándolo con la masa fundida de polímero. Seguidamente se mezcla el flujo parcial cargado de aditivos de nuevo con la masa fundida principal logrando de este modo un mezcla uniforme mediante elementos de mezcla estáticos.

La DE 40 39 859 describe un dispositivo para la modificación continuada directa de masas fundidas de polímero, en el que de nuevo se extrae de un flujo principal de masa fundida de polímero un flujo parcial llevándolo hacia un extrusor. Los aditivos que deben suministrarse llegan a través de una bomba de suministro al extrusor, y seguidamente se vuelve a administrar el flujo parcial de masa fundida modificado de tal modo al flujo principal.

De la DE 198 41 376 A1 se conoce un procedimiento para el suministro de aditivos en un flujo de mas fundida de polímero, en el cual se desvía un flujo parcial del flujo principal de polímero ramificándolo en varios otros flujos parciales. Estos flujos parciales son conducidos a un bomba de piñones satélite a la que se añade por lo menos un aditivo. Seguidamente se juntan de nuevo los flujos parciales y se conducen a través de una mezclador estático. Tras ello se vuelve a suministrar el flujo parcial al principal.

En los dispositivos y procedimientos conocidos existe la desventaja de que en los puntos del flujo de masa fundida principal de las cuales se extrae una parte del flujo de polímero o bien se añade de nuevo al flujo principal de masa fundida la masa fundida de polímero enriquecida con aditivos se crean zonas en las cuales se llega a unos tiempos de permanencia o incluso de sedimentación de la masa fundida de polímero. Por encima de ello los dispositivos están unidos a un alto coste en aparatos.

El invento se basa por tanto en la solución del problema de crear un dispositivo para premezclar y suministrar un aditivo en un flujo de polímero que permite tiempos de permanencia cortos del polímero y que están asociados a un reducido esfuerzo en aparatos.

La solución de este problema se lleva a cabo con las características marcadas en la reivindicación 1. Unas formas de realización ventajosas del invento son el objeto de las sub-reivindicaciones.

El dispositivo según el invento para premezclar y suministrar aditivos a un flujo de polímero muestra un elemento de canalización con un primer canal y un segundo canal que desemboca lateralmente en el primer canal. El elemento conductor se emplea en una tubería por la que pasa el flujo de masa fundida de polímero de tal modo que la masa fundida de polímero fluye por el segundo y el primer canal.

Además de ello se ha previsto una bomba de piñones satélite con por lo menos n-3 piñones satélite a la que llevan canales de suministro y de evacuación, en lo que a cada piñón satélite se le asocia respectivamente un canal de suministro y otro de evacuación. Por lo menos uno y como máximo n-1 canales de suministro se han formado como canales de suministro de aditivos, y los canales de suministro que quedan están formados como canales de suministro de masa fundida de polímero. Bajo canal de suministro de aditivos se entiende un canal que a través del cual desde un dispositivo correspondiente puede aplicarse un aditivo a la bomba de piñones satélite, mientras que los canales de suministro de masa fundida de polímero llegan con una boca al flujo de masa fundida de polímero y con la otra boca llegan a la bomba de piñones satélite.

Según el invento además se ha previsto un elemento de alimentación que está en comunicación de flujos con los canales de evacuación y que se extiende formando un canal anular hacia el primer canal. Las bocas distantes de la bomba de piñones satélite están dispuestas alrededor del elemento de alimentación. El elemento de alimentación puede ser una pieza de extremo tubular, como por ejemplo una tobera. El canal anular es entonces el espacio que rodea al elemento de suministro entre la pared exterior del elemento de suministro y el tabique del primer canal. Este no tiene porque ser necesariamente en forma de anillo circular.

En funcionamiento se aspira uniformemente sacándola del canal anular una parte de la masa fundida de polímero a través de las boquillas de los canales de suministro de masa fundida de polímero en dirección a la bomba de piñones satélite. Debido a que las bocas de los canales de suministro de masa fundida de polímero están distribuidas alrededor del elemento de alimentación la masa fundida de polímero es absorbida del canal anular de modo uniforme. Esta canalización obligada permite que no existan áreas en los cuales la masa fundida de polímero permanezca mas tiempo de lo debido incluso forme sedimentos debido a la reducida velocidad de flujo. Además el esfuerzo en aparatos del dispositivo según el invento es significativamente menor ya la extracción de una parte de la masa fundida de polímero y la devolución en el mismo lugar de la masa fundida de polímero enriquecida con aditivos se lleva a cabo en el mismo lugar, es decir en el mismo caño. En el conducto principal para el flujo de polímero es con ello solamente necesario el elemento conductor del dispositivo según el invento y se puede prescindir de los dos caños de conexión requeridos en los dispositivos conocidos para la extracción o bien para la devolución.

Las bocas de los canales de masa fundida de polímero están dispuestas preferentemente de modo simétrico alrededor del elemento de alimentación, de manera que la masa fundida de polímero puede absorberse de modo uniforme del flujo de masa fundida de polímero. Puede basarse una configuración simétrica tanto en una simetría de puntos como en una simetría axial. De este modo las bocas pueden haberse dispuesto por ejemplo de modo circular u oval.

Ya que el flujo de masa fundida de polímero primero fluye por el segundo canal y luego por el primero, existe en el área del canal anular distante del segundo canal el mayor riesgo de que el polímero se deposite. Por ello se ha dispuesto en un modo preferente del dispositivo según el invento en esta área una boca de un canal de suministro de masa fundida de polímero.

En un modo de realización ventajoso del dispositivo según el invento el elemento de alimentación en una zona distante de los canales de evacuación adquiere una forma cónica. De este modo se logra en gran medida un flujo uniforme de la masa fundida de polímero.

Preferentemente, el segundo canal en otra forma de realización preferente del dispositivo según el invento está dispuesto en ángulo recto respecto al primer canal.

Debido a que con una cantidad relativamente reducida de canales de suministro de aditivos algunos canales de evacuación solamente llevan la pura masa fundida de polímero se ha dispuesto entre los canales de evacuación y el elemento de alimentación por lo menos un mezclador estático para garantizar una mezcla mas fuerte de la masa fundida de polímero cargada con aditivo con la masa pura fundida de polímero. Incluso si todos los conductos de evacuación ya llevan una mezcla de fundido de polímero y aditivo, el mezclador estático contribuye a mejorar la mezcla.

En otra forma de realización ventajosa del dispositivo según el invento se han previsto dos mezcladores estáticos dispuestos uno detrás del otro en sentido del flujo. Los canales de evacuación que llevan una mezcla de aditivo y masa fundida de polímero se extienden en el primer mezclador en dirección del flujo, cuando por el contrario los canales de evacuación que llevan la pura masa fundida de polímero se extienden al segundo mezclador estático en dirección de flujo. Tal configuración conduce a una mezcla especialmente intensiva de aditivo y masa fundida de polímero.

Para garantizar un mas sencillo mantenimiento, reparación y manejo se han unido entre sí fijamente la bomba de piñones satélite, los canales de suministro, los canales de evacuación y el elemento de alimentación y están sujetos mediante un medio de fijación común al elemento conductor. En caso de haberse previsto mezcladores estáticos, entonces estos preferentemente están igualmente conectados fijamente a los elementos arriba mencionados. Los elementos fijamente conectados pueden ser separados rápidamente y fácilmente en su conjunto del elemento conductor en e que fluye el flujo de masa fundida de polímero.

El medio de sujeción muestra preferentemente una brida que puede colocarse en el elemento conductor.

Seguidamente se detalla el presente invento basándose en unos ejemplos de realización haciéndose en ello referencia a las figuras adjuntas.

Se muestra en

Fig.1 una representación parcialmente seccionada del dispositivo según el invento en un primera forma de realización.

Fig. 2 otra representación en perspectiva, parcialmente seccionada del dispositivo de la fig. 1

Fig. 3 a 5 representaciones en perspectiva del segundo elemento intermedio de la fig. 1 o bien 2 en representación parcialmente seccionada

Fig, 6 a 7 representaciones en perspectiva del segundo elemento intermedio de fig. 3 o bien 4.

Fig. 8 una vista del conjunto de bombas de Fig. 1 o bien Fig. 2 en representación seccionada

Fig. 9 una representación en vista superior de la línea de corte A-A- de la fig. 7.

La fig. 1 muestra un dispositivo según el invento en una primera forma de realización. El dispositivo muestra un elemento de conducción 2, un primer y un segundo elemento intermedio 4a y 4b y un conjunto de bombas 6 que en la secuencia mencionada están dispuestos unos encima de otros. El elemento 2 comprende un primer canal 8 que se extiende axialmente a por todo el elemento 2, y un segundo canal 10. El segundo canal 10 se extiende desde el lado exterior del elemento conductor 2 hasta dentro del primer canal 8, en lo que el primer y segundo canal se extienden en relación mutua rectangular. El primer elemento intermedio 4 a está configurado fundamentalmente en forma de disco circular y formar brida con el elemento 2 de tal modo que el primer canal 8 esté cerrado en un extremo. El primer canal intermedio 4 a muestra un elemento de alimentación 12 fundamentalmente tubular que tras formar brida con el primer elemento intermedio 4a al elemento conductor 2 se extiende al primer canal 8. En el lado que apunta hacia abajo del primer elemento intermedio 4a se han previsto además cinco bocas 14. Las bocas 14 pertenecen a los canales de suministro 20 (fig. 20). Las bocas 14 están dispuestas en círculo preferentemente simétricamente alrededor del elemento de alimentación 12.

La fig. 2 muestra una representación en perspectiva parcialmente seccionada del dispositivo de la fig. 1. El flujo no representado de masa fundida de polímero fluye durante el funcionamiento primero por el segundo canal 10 y seguidamente por el primer canal 8, en lo que la dirección de flujo está indicada por unas flechas a. El elemento de alimentación 12 muestra un primer segmento 12', que fundamentalmente tiene forma cilíndrica, y un segundo segmento 12'' distante del primer elemento intermedio 4a y que va adelgazándose cónicamente en la dirección de flujo. Análogamente a esto el primer canal muestra un primer segmento cilíndrico 8''. Entre la pared del primer canal 8 y la pared exterior del elemento de alimentación 12 se ha formado un canal anular 16 que tiene a lo largo de la totalidad de su longitud una sección transversal de flujo fundamentalmente uniforme. Al el segundo segmento 8'' del primer canal 8 se anexa en la dirección del flujo un tercer segmento 8''' cuya sección transversal de flujo a su vez se corresponde con la sección transversal de flujo del segundo canal 10.

Dentro del elemento de alimentación 12 se extiende en dirección axial un primer canal de alimentación 18 a hasta el lado del primer elemento intermedio 4a en el que se ha colocado el segundo elemento intermedio 4b, habiéndose dispuesto en la zona próxima al segundo elemento intermedio 4b del primer canal de alimentación 18a un primer mezclador estático 19a. En dirección axial se extiende en el segundo elemento intermedio 4b un segundo canal de alimentación 18b que está dispuesto alineándose con el primer canal de alimentación 18a. Dentro del segundo canal de alimentación 18b se ha dispuesto otro mezclador estático 19b. Los mezcladores estáticos 19a, 19b están indicados solamente a modo esquemático y pueden por ejemplo estar compuestos de varios elementos conductores dispuestos desplazados entre sí.

Las figs. 3 a 5 o bien 6 a 7 muestran el segundo elemento intermedio de la fig. 1 en un perspectiva parcialmente seccionada o bien no seccionada. Paralelamente al segundo canal de alimentación 18b se extienden cinco canales de suministro de polímero 20 por el segundo elemento intermedio 4b. Estos canales de suministro de masa fundida de polímero 20 se extienden además por el primer elemento intermedio 4a pudiéndose ver sus bocas 14 en la fig. 1 o bien en la fig. 2. Además se ha previsto un canal de suministro de aditivo 22 que se extiende hacia fuera hasta un lado del segundo elemento intermedio 4b (fig. 7), en el que el aditivo puede suministrarse a través de un conducto 24 o algo similar. El canal de suministro de aditivo 22 está dispuesto por dentro del segundo elemento intermedio 4b para evitar largas vías de conducto, habiéndose es ello marcado la adición de aditivo con un una flecha b.

La fig. 8 muestra una vista lateral del grupo de bombas 6 en una representación seccionada. El conjunto de bombas 6 muestra una bomba de piñones satélite con una placa inferior 34 habiéndose en ello dentro de las muescas en la placa intermedia 32 unos seis piñones satélite 36 (solamente se indica uno) y un piñón dentado frontal 38. Los piñones satélite 36 respectivamente están dispuestos sobre un árbol giratorio 40 y el piñón dentado 38 sobre un eje impulsor 41. El árbol de impulsión 41 se extiende por la placa superior 34 y una placa 34 de fijación que con esta es limítrofe. La placa de fijación 44 sirve para la fijación de una unidad de impulsión aquí no representada para impulsar el árbol 41.

Tanto de la fig. 8 como también de la fig. 9, que muestra una vista superior de la línea de corte A-A de la fig. 8, se puede ver que los canales de masa fundida de polímero 20 o bien el canal de suministro de aditivo 22 a través de la placa inferior se extienden en vertical hacia arriba hasta dentro del área de los piñones satélite 36 y allí terminan. Según el principio de una bomba de piñones satélite se divide el flujo de un canal de suministro 20 o bien 22 en dos partes iguales en los huecos de los dientes del piñón central y del piñón satélite. Correspondientemente se le asocia a un canal de suministro las dos mitades de los dos flujos de suministro contiguos de los canales de suministro. En la proximidad inmediata de cada uno de los piñones satélite 36 se ha dispuesto respectivamente la boca de toma de un canal de evacuación 42. Los canales de evacuación 42 se extienden por la placa 30 de la bomba de piñones satélite. Aquellos canales de evacuación 42 que solamente llevan masa fundida de polímero tienen un recorrido vertical a través de la placa inferior 30. Con el dispositivo ensamblado se sitúan la zona 44 y el extremo que apunta hacia arriba del segundo canal de alimentación 18b cubriéndose uno encima de la otra.

Seguidamente se explica el modo de funcionamiento del dispositivo en una primera forma de realización. El flujo de masa fundida de polímero fluye en dirección de las flechas a (Fig. 2) por el segundo y por el primer canal 10,8. La unidad de impulsión (no representada) impulsa la bomba de piñones satélite (fig. 8) a través del eje de impulsión 41 con lo que una parte del flujo de masa fundida de polímero es absorbida a través de las bocas 14 (fig. 1) hacia los canales de suministro 20 de masa fundida de polímero (fig. 2). Paralelamente a ello se presiona un aditivo del conducto 24 en el canal de suministro de aditivos 22. Mediante los canales de suministro 20, 22 el fluido de polímero, o bien el aditivo alcanzan la bomba de piñones satélite (figs. 7 y 8). En el interior de la bomba de piñones satélite se llega en los piñones dentados que transportan el aditivo a una combinación entre aditivo y masa fundida de polímero. Tras ello fluye por ambos canales de evacuación 42 inmediatamente contiguos al canal de suministro de aditivos 22 una mezcla de masa fundida de polímero y aditivo, fluyendo de vuelta por el contrario por los otros canales de evacuación 42 la masa fundida de polímero pura (fig. 48). Por los canales de evacuación 42 que llevan la mezcla de aditivo y masa fundida de polímero, la mezcla de aditivo y masa fundida de polímero llega al segundo mezclador estático 19b dentro del segundo canal de alimentación 18b (fig.2), para allí ser mezclados de modo intensivo. Tras esto brota del segundo canal de alimentación 18b la mezcla así creada y llega al primer canal de alimentación 18a en donde se mezcla con la masa fundida de polímero proveniente de los otros canales de evacuación 42 (fig. 5).

En vez de solamente prever un canal de suministro de aditivo 22, también pueden utilizarse uno o varios canales de suministro 20 de masa fundida de polímero para suministro de aditivo a la bomba de piñones satélite. En ello los canales de suministro en el segundo elemento intermedio 4b son juntados a través de un canal anular y se cargan con el aditivo a través de un orificio de suministro común.

Claims

1. Dispositivo para premezclar e introducir aditivos en una corriente de masa fundida de polímero, que incorpora

- un elemento conductor (2) en el cuál se guía la corriente de masa fundida de polímero.

- una bomba de piñón satélite que tiene por lo menos n-3 piñones satélite (36)

- respectivamente un canal de alimentación (20, 22) y un canal de evacuación (42) por piñón satélite (36), en donde por lo menos uno y como máxime n-1 canales de suministro están dispuestos en forma de canales de suministro de aditivos (22), y los canales de suministro restantes están dispuestos en forma de canales de suministro de masa fundida de polímero (20) y

- un elemento de alimentación (12) que está unido por flujo a los canales de evacuación (42)

caracterizado porque el elemento conductor incorpora un primer canal (8) y un segundo canal (10) que desembocan lateralmente en el primer canal (8), en donde el elemento de alimentación (12) se extiende al primer canal (8) formando un canal anular (16) y las bocas (14) de los canales de suministro de masa fundida de polímero (20) distantes de la bomba de piñones satélite están dispuestas alrededor del elemento de alimentación (12).

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque las bocas (14) de los canales de suministro de masa fundida de polímero (20) distantes de la bomba de piñones satélite están dispuestas simétricamente alrededor del elemento de introducción (12).

3. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque una de las bocas (14) de un canal de suministro de masa fundida de polímero (20) distantes de la bomba de piñones satélite está dispuesta en una zona propia del elemento de alimentación (12) distante del segundo canal (10).

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el elemento de introducción (12) está configurado de modo cónico en un dominio distante del canal de evacuación (42).

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el segundo canal (10) está dispuesto en ángulo recto respecto al primer canal (8).

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se ha dispuesto por lo menos un mezclador estático (19a, 19b) entre los canales de evacuación (42) y el elemento de alimentación (12).

7. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque se han previsto dos mezcladores estáticos (19a, 19b) uno tras otro en la dirección de flujo, en donde los canales de evacuación (42) que guían una mezcla de aditivos y masa fundida de polímero se extienden dentro del primer mezclador estático (19b) en la dirección del flujo y los canales de evacuación (42) que guían la masa fundida de polímero se extienden en la segunda mezcla estática (19a) en la dirección del flujo.

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la bomba de piñones satélite, los canales de suministro (20, 22), los canales de evacuación (42) y el elemento de alimentación (12) están unido entre sí de manera rígida y están fijados al elemento conductor por vía de un medio de fijación común.

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones 6 o 7, caracterizado porque la bomba de piñones satélite, los canales de suministro (20, 22), los canales de evacuación (42), el elemento de alimentación (12) y los mezcladores estáticos (19, 42) están unidos entre sí de modo rígido y están fijados al elemento conductor por vía de un medio de fijación común.

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones 8 o 9, caracterizado porque el elemento de fijación lleva una brida.