ES2259167T3 - Extrusora de rodillos planetarios para mezclar y extrudir materiales sinteticos. - Google Patents

Extrusora de rodillos planetarios para mezclar y extrudir materiales sinteticos.

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ES2259167T3 ES04023632T ES04023632T ES2259167T3 ES 2259167 T3 ES2259167 T3 ES 2259167T3 ES 04023632 T ES04023632 T ES 04023632T ES 04023632 T ES04023632 T ES 04023632T ES 2259167 T3 ES2259167 T3 ES 2259167T3
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Abstract

Extrusora de rodillos planetarios con un husillo central (9), husillos planetarios (10, 30) y un casquillo de carcasa dentado interiormente o bien una carcasa dentada interiormente (5), en la cual los husillos planetarios se deslizan en un anillo de ataque (6) con las superficies frontales traseras en dirección del fluido de masa fundida, con lo cual el dentado (21, 32) transcurre helicoidalmente a lo largo del husillo central y de los husillos planetarios, y transcurre helicoidalmente en el casquillo de carcasa o bien en la carcasa, en la cual el dentado (32) transcurre en sentido horario o antihorario, en la cual en particular está previsto un engranaje evolvente, caracterizada porque los husillos planetarios están provistos con un dentado contrarrotativo (31).

Description

Extrusora de rodillos planetarios para mezclar y extrudir materiales sintéticos.
La invención consiste en una extrusora de rodillos planetarios o en un segmento de rodillo planetario. Las extrusoras de rodillos planetarios poseen un husillo central y husillos planetarios rotativos, así como un casquillo dispuesto exteriormente o similar, estando el husillo central provisto de dientes, estando éste en ataque con dientes de los husillos planetarios, y estando los dientes de los husillos planetarios en ataque con un dentado interior del casquillo. El dentado transcurre arrollado por el husillo central y por el exterior de los husillos planetarios.
El dentado del casquillo transcurre arrollado por dentro.
La medida del espiralamiento se denomina pendiente.
Además, en el espiralamiento se diferencia entre sentido de rotación izquierdo y sentido de rotación derecho.
Usualmente el husillo central es accionado mientras el casquillo circundante está dispuesto fijo en el lugar. De este modo los husillos planetarios son movidos conjuntamente por el husillo central.
El casquillo dentado internamente está dispuesto fijo en la carcasa de la extrusora.
La extrusora de rodillos planetarios tiene en común con otras extrusoras que en un extremo está provista de una alimentación de material y en el otro extremo posee la salida de material. Entre entrada y salida pueden alimentarse materiales adicionales. Entre la entrada y la salida tienen efecto sobre el material aplicado el husillo central, los husillos planetarios y el casquillo. De manera opcional, se puede de este modo plastificar y fundir el granulado plástico sólido y/o dispersar proporciones de mezcla en la masa fundida y/u homogeneizar la masa fundida y/o enfriar la masa fundida. Además, la extrusora puede cumplir otras tareas.
Es conocido el hecho de que todas las extrusoras de rodillos planetarios pueden cumplir diversas tareas. Las extrusoras de rodillos planetarios pueden cargar el material y/o comprimirlo y/o fundirlo y/o dispersarlo y/u homogeneizarlo y/o enfriarlo y/o estrujarlo por una tobera. Adicionalmente se consideran también otras tareas. Opcionalmente se combinan entre sí varias extrusoras diferentes. Esto sucede por ejemplo en un montaje tipo cascada, o bien en forma de una extrusora principal con una extrusora de brazo lateral. Mayormente se trata de formas combinadas, en las cuales en una extrusora se combinan entre sí varios segmentos de diverso tipo constructivo, por ejemplo segmentos de rodillo planetario con tornillos sin fin simples o segmentos de rodillo planetario con tornillos sin fin dobles.
En lo sucesivo sólo se tratará sobre extrusoras de rodillos planetarios. Esto excluye los segmentos de rodillo planetario y su combinación con segmentos de extrusora de otro tipo constructivo.
En el caso del dentado continuo, el material aplicado requiere un tiempo que depende del dentado y de la velocidad de rotación de los husillos, para el camino desde la entrada hasta la salida.
Del documento DE 4308098 A1 se conoce la utilización de los husillos planetarios con un dentado en forma de erizo. El dentado en forma de erizo se genera cuando se elaboran huecos en el dentado. Interrupciones del dentado son conocidas ya del documento DE 2257007 A1. Del documento DE 10334363 se conoce la ejecución de esta interrupción como ranura contrarrotativa. Los huecos surgen a partir de fresaduras anulares.
El dentado en forma de erizo se ha mantenido.
No obstante, la invención se ha impuesto la tarea de mejorar el dentado en forma de erizo. Al respecto, la invención parte de la base de que el dentado se fresa en las piezas en bruto de los husillos planetarios. Existen otros métodos para la producción del dentado. Como por ejemplo torneado, fresado, erosión por chispas.
Según la invención, en los husillos planetarios dentados se provee adicionalmente un dentado contrarrotativo. Esto implica que en los husillos dentados de paso derecho, para la generación de un dentado según la invención se elabora adicionalmente un dentado de paso izquierdo.
En los husillos dentados de paso izquierdo, para la generación de un dentado según la invención se elabora adicionalmente un dentado de paso derecho.
Ventajosamente surge por dentado contrarrotativo una disposición particular de los dientes. Los dientes aparecen como tetones repartidos regularmente en los husillos planetarios. Mientras que en el conocido dentado en forma de erizo surgen entalladuras anulares que transcurren transversalmente a la dirección longitudinal del husillo, en las cuales por parte de los dientes no se ejerce ninguna fuerza sobre la masa fundida que fluye a través de la extrusora, o bien sólo surgen fuerzas de la masa fundida fluyente y de la masa fundida que fluye a continuación, en el caso del dentado en tetones según la invención es distinto. En dirección rotativa, tras cada hueco entre dientes hay otro diente, de modo que ya no aparecen más entalladuras comparables como antes.
De este modo los husillos planetarios según la invención ejercen un efecto uniforme a todo lo largo.
El dentado contrarrotativo no reduce el efecto de conjunto de los husillos planetarios con el husillo central y con el casquillo dentado internamente, pues los dientes de los husillos planetarios experimentan únicamente recortes por el dentado contrarrotativo o bien las piezas dentadas que permanecen no cambiadas atacan en el dentado del husillo central y del casquillo.
El dentado usual tiene una inclinación de hasta 45 grados.
Preferentemente se elabora un dentado contrarrotativo con una inclinación diferente al dentado usual. La inclinación puede ser menor o mayor. La diferencia entre el dentado de paso derecho y el de paso izquierdo asciende preferentemente hasta 15 grados, y aún mejor si es hasta 5 grados.
Preferentemente la diferencia de pendiente asciende a al menos 1 grado.
La inclinación diferente tiene efectos ventajosos. En particular, la masa fundida se impulsa así mejor.
A elección también se elabora el dentado contrarrotativo con otra profundidad. La diferencia entre la profundidad del dentado de paso izquierdo y la profundidad del de paso derecho se indica preferentemente en porcentajes relativos al dentado original. Con un 0% el dentado entallado contrarrotativamente tiene la misma profundidad que el dentado original. Con un -10% el dentado entallado contrarrotativamente tiene una profundidad un 10% menor que el dentado originalmente entallado. Con -90% el dentado entallado contrarrotativamente tiene una profundidad un 90% menor que el dentado originalmente entallado. Similar vale para -80%, etc.
Preferentemente la profundidad del dentado entallado contrarrotativamente será de un -10%.
Con +10% el dentado entallado contrarrotativamente tiene una profundidad un 10% mayor que el dentado originalmente entallado. Con +20% el dentado entallado contrarrotativamente tiene una profundidad un 20% mayor que el dentado originalmente entallado. Similar vale para +30% etc.
El aumento de la profundidad del dentado encuentra su límite en la consistencia necesaria de las piezas que quedan a partir del dentado original. La consistencia necesaria también depende de la carga de los dientes, la cual resulta sólo del correspondiente caso de aplicación. La consistencia necesaria se puede determinar a elección con un ensayo o varios.
Lo detallado arriba es válido para módulos dentados 1 a 25.
Preferentemente, encuentra aplicación en el dentado según la invención de los husillos planetarios un engranaje evolvente, tanto para el dentado original como también para el dentado contrarrotativo. Se debe considerar también otro tipo de dentado. A elección puede considerarse también el engranaje evolvente con otro tipo de dentado. En el mismo, el dentado convencional puede ser un engranaje evolvente y el otro dentado contrarrotativo ser otro dentado, o viceversa.
A elección, también pueden combinarse husillos planetarios dentados según la invención con husillos planetarios dentados convencionales.
La figura 1 muestra una extrusora con una zona 11. En la zona 11 la extrusora posee 3 segmentos de rodillo planetario. Cada segmento de rodillo planetario consiste en una carcasa 5 exterior dentada interiormente, husillos planetarios 10 y un husillo central 9. El husillo central 9 engrana con los husillos planetarios 10. Los husillos planetarios 10, por otra parte, engranan también con el dentado interior de la carcasa 5.
Cada carcasa 5 tiene la forma de un tubo que ostenta en ambos extremos una brida, 6 o bien 7. En las bridas 6 y 7 hay segmentos de rodillo planetario atornillados entre sí. A la vez las carcasas 5 se centran por medio de anillos de centrado. Los anillos de centrado 8 están encajados en entalladuras correspondientes de la brida de la carcasa.
A cada carcasa 5 de un segmento planetario corresponde también un casquillo. El casquillo está asentado adentro en la carcasa y conforma el dentado interior de la carcasa. Esto implica que para lograr el efecto de conjunto con los husillos planetarios, los casquillos están dentados interiormente.
Además, los casquillos sirven para calentar los segmentos de rodillo planetario.
Al respecto, los casquillos están provistos externamente con canales para medios caloríficos que transcurren en forma de espiral. Las carcasas pueden ser lisas del lado del casquillo. Después del montaje de los casquillos en las carcasas, se cierran los canales en los casquillos por la carcasa.
El medio calorífico en el ejemplo explicativo es agua, y en otros ejemplos explicativos aceite.
Según sea necesario, el medio calorífico deberá enfriar o calentar la carcasa 5. Cada carcasa 5 de un segmento de rodillo planetario en el ejemplo explicativo está provista con un tramo enfriador y con un tramo calentador. A cada tramo corresponden canales que transcurren en espiral, tal como se describe más arriba. En el ejemplo explicativo los canales están previstos en el casquillo en forma doble, de modo que un sistema de canales se pueda utilizar para calentamiento y el otro sistema de canales para el enfriamiento. En otros ejemplos explicativos, el medio calorífico se calienta o enfría según sea necesario.
Los casquillos se insertan en la carcasa durante el montaje. Esto sucede preferentemente previo a atornillar las bridas 6 y 7. Los casquillos sin embargo se pueden insertar también después de atornillar las bridas 6 y 7. Al respecto los anillos de centraje están provistos con un orificio que es igual al orificio de la carcasa.
Entre cada dos casquillos hay asentado un anillo de entrada 8. El anillo de entrada mantiene los husillos planetarios 10 en dirección axial en su posición de rotación alrededor del husillo central común 9. Los husillos planetarios 10 al rotar se deslizan a lo largo del anillo de entrada 8.
Todos los segmentos de rodillo planetario tienen un husillo central en común 9.
La punta del husillo central está identificada con 12, y se corresponde con un anillo de ataque en el extremo delantero de la zona 11, el cual a similitud de los otros anillos de ataque rodea el husillo central con una separación, de tal modo que se genera una hendidura a través de la cual el material extruido es presionado hacia la tobera de extrusión. La tobera de extrusión no se representa.
En el extremo del husillo central 9, el cual se aplica hacia la punta 12, el husillo central 9 forma una espiral para la zona de entrada. En esta zona está prevista una carcasa separada 1 con un orificio de entrada 2. La carcasa 1 está montada como la carcasa 5. Las bridas correspondientes están identificadas con 3 y 4. El efecto de conjunto de la brida 4 con la brida de conexión 7 de la siguiente carcasa 5 es el mismo que el efecto de conjunto de las bridas 6 y 7. El tornillo sin fin de llenado en la parte derecha del husillo central sólo tiene una función de llenado, en el ejemplo explicativo no tiene ninguna función plastificante ni tampoco de homogeneización.
Cada segmento de rodillo planetario en el ejemplo explicativo tiene una longitud de 600 mm, de modo que resulta una longitud total de 1,8 m.
Todos los segmentos de rodillo planetario están de tal modo apuntalados (en un modo no representado), que se evita una flexión considerable en servicio.
Cada segmento de rodillo planetario posee 9 husillos planetarios.
En las fig. 2 a 4 se representan esquemáticamente diversos husillos planetarios. Los husillos planetarios de la fig. 2 están identificados con 20 y son de tipo convencional.
La pieza en bruto utilizada allí se ha provisto con un dentado 21.
La fig. 3 muestra un husillo planetario 25 con dentado en forma de erizo. El dentado en forma de erizo se diferencia del dentado según la fig. 2 en sus entalladuras anulares 24, las cuales se han fresado en intervalos regulares en los husillos planetarios. Los dientes remanentes entre las entalladuras 24 se denominan como "forma de erizo".
La fig. 4 muestra una representación esquemática de un husillo planetario 30 con dentado en tetones. Allí la pieza en bruto primeramente se ha provisto con el mismo dentado 32 que el husillo planetario 20. Adicionalmente se ha entallado el dentado contrarrotativo 31 en el husillo planetario.
Así, el husillo planetario asume la forma ilustrada en la fig. 5. Se generan dientes en forma de tetones 35 similares a pirámides con base rectangular.
En el ejemplo explicativo según la fig. 4 hay previstos nueve husillos planetarios iguales. En otros ejemplos explicativos se combinan los husillos representados en la fig. 4 con otros husillos. Los otros husillos pueden presentar:
a) otro dentado contrarrotativo en todo o en parte
b) un dentado en forma de erizo en todo o en parte
c) un dentado convencional en todo o en parte
La cifra de los otros husillos se optimiza mediante sustitución por vía de ensayo. La sustitución de los husillos planetarios es relativamente simple en la extrusora de rodillos planetarios. Es posible controlar por valoración del resultado de extrusión, si el recambio conduce a una mejoría o a un empeoramiento.
A elección cada husillo individual puede presentar al mismo tiempo distintos dentados.
En el ejemplo explicativo según las fig. 3 y 4, el dentado contrarrotativo 31 tiene una profundidad que es 1 mm menor que la profundidad del dentado 32. La profundidad es, en el ejemplo explicativo, la profundidad de fresado entre dos dientes vecinos.

Claims (13)

1. Extrusora de rodillos planetarios con un husillo central (9), husillos planetarios (10, 30) y un casquillo de carcasa dentado interiormente o bien una carcasa dentada interiormente (5),
en la cual los husillos planetarios se deslizan en un anillo de ataque (6) con las superficies frontales traseras en dirección del fluido de masa fundida, con lo cual el dentado (21, 32) transcurre helicoidalmente a lo largo del husillo central y de los husillos planetarios, y transcurre helicoidalmente en el casquillo de carcasa o bien en la carcasa,
en la cual el dentado (32) transcurre en sentido horario o antihorario,
en la cual en particular está previsto un engranaje evolvente,
caracterizada porque los husillos planetarios están provistos con un dentado contrarrotativo (31).
2. Extrusora de rodillos planetarios según la reivindicación 1, caracterizada porque el dentado contrarrotativo tiene otra pendiente que la que posee el dentado original.
3. Extrusora de rodillos planetarios según la reivindicación 2, caracterizada porque la diferencia de pendiente asciende hasta 15 grados.
4. Extrusora de rodillos planetarios según la reivindicación 3, caracterizada porque la diferencia de pendiente asciende hasta 5 grados.
5. Extrusora de rodillos planetarios según la reivindicación 3 o 4, caracterizada porque la diferencia de pendiente asciende a al menos 1 grado.
6. Extrusora de rodillos planetarios según una de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizada porque la pendiente del dentado contrarrotativo es mayor o menor que la del dentado original.
7. Extrusora de rodillos planetarios según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el dentado contrarrotativo tiene otra profundidad que la que posee el dentado original.
8. Extrusora de rodillos planetarios según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque el dentado contrarrotativo tiene una profundidad mayor o menor que la que posee el dentado original.
9. Extrusora de rodillos planetarios según la reivindicación 7 u 8, caracterizada porque el dentado contrarrotativo tiene una profundidad que es al menos un 10% menor que la profundidad del dentado original.
10. Extrusora de rodillos planetarios según la reivindicación 7, caracterizada porque el dentado contrarrotativo tiene una profundidad que es al menos un 90% menor que la profundidad del dentado original.
11. Extrusora de rodillos planetarios según la reivindicación 7 u 8, caracterizada porque el dentado contrarrotativo tiene una profundidad que es al menos 10% mayor que la profundidad del dentado original.
12. Extrusora de rodillos planetarios según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada por la combinación de los husillos planetarios con dentado adicional contrarrotativo con otros husillos planetarios.
13. Extrusora de rodillos planetarios según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada por husillos planetarios con dentado contrarrotativo, que adicionalmente están provistos con otro tipo de dentado.
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