ES2259167T5 - Extrusora de rodillos planetarios para mezclar y extrudir materiales sintéticos. - Google Patents
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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 extrudido 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 figs. 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.
\vskip1.000000\baselineskip
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 figs. 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 (10)
1. Extrusora de rodillos planetarios con un
husillo central, husillos planetarios y un casquillo de carcasa
dentado interiormente o bien una carcasa dentada interiormente, en
la cual los husillos planetarios engranan tanto con el husillo
central como con la carcasa dentada interiormente, en donde los
husillos planetarios se deslizan en un anillo de ataque con las
superficies frontales traseras en dirección del fluido de masa
fundida, con lo cual el dentado discurre helicoidalmente a lo largo
del husillo central y de los husillos planetarios, y discurre
helicoidalmente en el casquillo de carcasa o bien en la carcasa,
en donde el dentado discurre en sentido horario
o antihorario,
en donde está previsto un engranaje
evolvente,
caracterizada porque los husillos
planetarios están provistos adicionalmente de un dentado
contrarrotativo, y
porque el dentado contrarrotativo está
configurado como engranaje evolvente y mediante el dentado
contrarrotativo se forman tetones.
\vskip1.000000\baselineskip
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 ó 4, caracterizada porque la diferencia de
pendiente asciende a al menos 1 grado.
6. Extrusora de rodillos planetarios según una
de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el
dentado contrarrotativo tiene otra profundidad que la que posee el
dentado original.
7. Extrusora de rodillos planetarios según la
reivindicación 6, caracterizada porque el dentado
contrarrotativo tiene una profundidad mayor o menor que la que posee
el dentado original.
8. Extrusora de rodillos planetarios según la
reivindicación 6 ó 7, caracterizada porque el dentado
contrarrotativo tiene una profundidad que es al menos un 10% menor
que la profundidad del dentado original.
9. Extrusora de rodillos planetarios según una
de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizada porque el
dentado contrarrotativo tiene una profundidad que es al menos un 90%
menor que la profundidad del dentado original.
10. Extrusora de rodillos planetarios según una
de las reivindicaciones 6 ó 7, caracterizada porque el
dentado contrarrotativo tiene una profundidad que es al menos 10%
mayor que la profundidad del dentado original.
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