ES2281376T3 - Aparato para controlar la temperatura de material plastico utilizando una banda aislada de fibra ceramica colada al vacio que tiene elementos calefactores y refrigerantes. - Google Patents
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Abstract
Un aparato (20) para controlar la temperatura de materiales plásticos en estado fluido cuando circulan a través de un cabezal (22) y para aislar dicho cabezal (22), que comprende una banda cerámica (10) que tiene una superficie exterior (80), una superficie interior (82) y que tiene un espesor, la superficie interior (82) está en comunicación con la superficie exterior del cabezal (22), por lo menos un elemento calefactor (40) y/o elementos refrigerantes (50, 52, 54), en que dicho elemento sirve para proporcionar diversas temperaturas al cabezal (22) controlando así la temperatura de los materiales plásticos que circulan por el mismo, la banda (10) actúa como un aislados para el cabezal (22), caracterizado porque la banda cerámica (10) está constituida por una fibra formada al vacío, y los elementos refrigerantes (50, 52, 54) comprenden pasos a un entrante (84) de la superficie interior (82) que permite que se introduzca y salga aire del cabezal (22), originando un efecto refrigerante paraser ejercido sobre el cabezal (22).
Description
Aparato para controlar la temperatura de
material plástico utilizando una banda aislada de fibra cerámica
colada al vacío que tiene elementos calefactores y
refrigerantes.
La presente invención se refiere en general a
los aisladores de fibras cerámicas hechos al vacío, concretamente a
aquellos que tienen la facultad de aumentar, disminuir o mantener la
temperatura utilizando controles de calentamiento y/o enfriamiento
en un aparato a baja temperatura.
El uso de máquinas de inyección y extrusión para
producir piezas de plástico es bien conocido. Compuestos de
plástico se someten a la acción del calor para reducirlos a un
estado fluido. Después de alcanzar un estado fluido, el compuesto
es forzado a presión a pasar al interior de las cavidades de un
molde o a través de hileras. Es bien conocido en la especialidad
que los compuestos de resinas fluidos son dirigidos a las cavidades
del molde o a las hileras por medio de cabezales de extrusión. Con
objeto de asegurar las características óptimas del compuesto, los
cabezales están provistos de mecanismos de calentamiento con el fin
de controlar la temperatura del compuesto. En el estado de la
técnica anterior se han descrito numerosos tipos de bandas de
calentamiento. El más frecuente es la bobina de calentamiento que
rodea el cabezal y conduce el calor al compuesto a medida que éste
circula por el cabezal.
La optimización de las características de la
circulación del compuesto fluido depende de la capacidad de
controlar la cantidad de calor aplicada al cabezal cuando el
compuesto fluido pasa a través de él. Por lo tanto, se precisa un
mecanismo perfeccionado de calentamiento y enfriamiento para mejorar
el rendimiento en el intento de obtener las características de
circulación del compuesto fluido.
La presente invención se refiere a una banda
cerámica de aislamiento y calentamiento/enfriamiento. El estado de
la técnica anterior no muestra el uso de tales bandas en los
aparatos de baja temperatura en el intervalo inferior a
1000ºC/1600ºF. Así, existe la necesidad de un mecanismo de control
de la temperatura para su empleo en aparatos de baja temperatura,
tales como las máquinas de inyección/extrusión.
Además,
EP-A-1.005.974, que corresponde al
preámbulo de la reivindicación 1, describe un aparato para controlar
la temperatura de un material plástico en estado fluido a través de
un cabezal, empleando una banda cerámica alrededor del cabezal.
El refrigerante enfría la superficie exterior de
la banda cerámica, pero no el cabezal directamente.
La presente invención se dirige de manera
general a un dispositivo para aislar eficazmente mientras calienta
y/o enfría un compuesto plástico fluido más efectivamente.
Concretamente, la presente invención se dirige a un dispositivo que
tiene la capacidad de maximizar la controlabilidad de la temperatura
de un compuesto plástico fluido en combinación con el proceso de
inyección(extrusión de aparatos de baja temperatura, en tales
máquinas de moldeo y extrusión por inyección.
Se presenta ahora una explicación relativa a los
términos específicos empleados aquí. El término "banda
cerámica" se refiere de manera sinónima a una banda calefactora
de fibras cerámicas obtenida al vacío, a una placa de fibras
cerámicas mecanizable o a otros materiales de tipo cerámico. Aunque
las máquinas de extrusión pueden ser diferentes de las máquinas de
moldeo por inyección, la presente invención puede utilizarse en
relación con ambos tipos de máquinas. Por consiguiente, la
referencia a un tipo de máquinas debe entenderse como una
referencia a ambos tipos de máquinas. El empleo de los términos
"baja temperatura" y "aparato de baja temperatura" se
refiere aquí a aquellos aparatos que no pueden obtener temperaturas
de 1000ºC/1600ºF y superiores.
La presente invención utiliza una banda cerámica
que rodea el cabezal de la máquina de inyección/extrusión. La banda
cerámica actúa como un aislador para el calor contenido en y dentro
del cabezal. Además, la banda cerámica incorpora elementos de
calentamiento y mecanismos de enfriamiento para proporcionar la
capacidad de variar con precisión y rapidez la temperatura del
cabezal.
Los mecanismos de calentamiento y enfriamiento
pueden ser, pero no necesariamente, formados dentro de la banda
cerámica, proporcionando una eficaz unidad de control de la
temperatura.
La banda cerámica puede adoptar una pluralidad
de formas diferentes, incluyendo, pero no limitándose a una
configuración en media sección o una configuración de bloques
individuales. En cualquier configuración, la banda se coloca
alrededor de la parte exterior del cabezal y proporciona un efecto
de calentamiento y/o enfriamiento al cabezal, con lo cual calienta
o enfría el compuesto plástico fluido que discurre por el
cabezal.
Respecto a los mecanismos de calentamiento, los
elementos calefactores normales se integran en la banda cerámica.
Respecto a los mecanismos de enfriamiento, para reducir la
temperatura del cabezal se emplea el aire. Un aparato adecuado para
proveer la capacidad del aire de enfriamiento se obtiene mediante un
aparato con múltiples conductos en el interior o el interior de la
banda cerámica.
Además, para indicar la práctica de la presente
invención y mostrar al operador las condiciones de la misma en cada
momento pueden utilizarse dispositivos de aviso, tales como luces
LED.
El principal objetivo de la presente invención
es proporcionar una unidad de calentamiento y enfriamiento
auto-aislado, empleado en combinación con las
máquinas de inyección y extrusión de plásticos a baja
temperatura.
Otro objeto de la presente invención es
presentar un dispositivo que aisla y proporciona una controlabilidad
mejorada de la temperatura para la parte del cabezal de las
máquinas de inyección y extrusión.
Otro objeto de la presente invención es
presentar un dispositivo de respuesta más rápida que utiliza
aislamiento, elementos de calentamiento y dispositivos de
enfriamiento por aire para variar la temperatura controlada de la
parte del cabezal de las máquinas de inyección y extrusión.
Otros objetos y un mayor campo de aplicabilidad
de la presente invención se pondrán de manifiesto por la descripción
detallada que seguirá, tomada en combinación con los dibujos que se
acompañan, en los cuales las partes similares se designan por
análogos números de referencia.
La figura 1 es una vista en perspectiva de la
presente invención con relación a una máquina de inyección.
La figura 2 es una vista en perspectiva de la
presente invención en una configuración de bloque.
La figura 3 es una vista en perspectiva de un
bloque individual de la presente invención.
La figura 4 es una vista en sección transversal
de la presente invención según la figura 3 a lo largo de la línea
A-A.
La figura 5 es una vista en sección transversal
de la presente invención según la figura 3 a lo largo de la línea
B-B.
La figura 6 es una vista en sección transversal
de la presente invención con una sección transversal de forma
rectangular.
La figura 7 es una vista en perspectiva de la
presente invención con una sección transversal de forma
circular.
Con referencia a las figuras, se ha representado
de modo general una realización preferida de la presente invención.
Como se indica de manera general en las figuras, una banda 10 rodea
la parte 22 del cabezal de una máquina 20 inyectora de una resina
líquida con objeto de proporcionar un efecto de aislamiento, así
como controlar eficazmente la temperatura del plástico líquido que
circula a través del cabezal 22. La máquina 20 puede ser de
cualquier tipo de máquina que prepare la resina para su moldeo u
otra modalidad de conformación. Tales máquinas incluyen, pero no se
limitan a, las de moldeo por inyección o extrusión de plásticos.
En la formación de piezas de plásticos, los
materiales de partida que constituyen el plástico se mezclan y
preparan dentro de una máquina 20. Durante el proceso de mezcla se
calientan los componentes hasta un estado de fluidez. El material
plástico fluido circula a través de la parte 20 del cabezal 22 hasta
un molde previsto o a través de una cabeza de extrusión
prevista.
Durante este proceso, con objeto de mantener el
más alto nivel de calidad respecto al material plástico fluyente,
es crítica la capacidad de mantener el control de la temperatura del
material. La realización preferida de la presente invención utiliza
una banda 10 para abarcar el cabezal 22, en que la banda 10 está
hecha de un material aislante junto con elementos de calentamiento
y enfriamiento integrados dentro de la banda 10. Los elementos de
calentamiento y enfriamiento proporcionan la capacidad de variar con
precisión y rapidez la temperatura del cabezal 22, que a su vez
modifica la temperatura del material cuando éste circula a través
del paso 24 del cabezal 22. El paso 24 se conoce a veces como la
parte de la cavidad del "tornillo" de un cabezal 22. Según la
invención, la banda 10 se hace de un material de fibra cerámica al
vacío.
Como se ve también en las figuras, hay un
elemento calefactor 40 que está embebido en la banda 10 y produce
un efecto de calentamiento dirigido hacia el cabezal 22.
Típicamente, el elemento calefactor 40 es un elemento calefactor
normal que tiene medios 42 de conexión eléctrica, los cuales son
capaces de producir los niveles de calor deseados. Sin embargo, se
comprende que otros medios de calentamiento compatibles capaces de
producir niveles deseados de calor se hallan en el campo de esta
invención.
La realización preferida de la presente
invención incorpora una banda 10 que utiliza una banda de bloques
70, la cual abarca completamente el cabezal 22, como enseñan las
figuras. La banda de bloques 70 está formada por una pluralidad de
bloques de conductos 72 y está fijada mediante medios de sujeción
74. Los medios de sujeción 70 pueden ser una cuerda hecha de un
material resistente a las altas temperaturas o un tipo similar de
medios de sujeción, y une cada bloque 70 a través de un conducto de
conexión 76. El bloque de conductos 72 contiene elementos
calefactores 40 y elementos refrigeradores 50. En la realización
preferida de este tipo de banda, cada bloque de conductos tiene una
superficie exterior 80 y una superficie interior 82 que presenta un
entrante 84 y descansa contra el cabezal 22.
Los elementos calefactores 40 están situados
debajo de la superficie del entrante 84. Este posicionamiento
protege los elementos de daños y de un excesivo desgaste a la vez
que permite que el elemento proporcione calor al cabezal 22.
En la realización preferida se utilizan dos
elementos refrigerantes. En las figuras 4 y 5 se denominan primer
elemento refrigerante 52 y segundo elemento refrigerante 54. El
número de elementos refrigerantes, sin embargo, no está limitado a
dos, ya que ese número es sólo a fines ilustrativos.
Los elementos 52 y 54 crean un paso desde el
exterior del bloque 72 al entrante 84 del bloque 72. En el
funcionamiento, se introduce aire por el elemento 52 en el entrante
84 y el aire llena la cavidad creada por el entrante 84. El aire
sale después por el elemento 54. El proceso es continuo, haciendo
que se ejerza un efecto refrigerante sobre el cabezal 22.
El elemento refrigerante 50 está integrado
dentro de la banda calefactora 10 y proporciona un efecto
refrigerante a lo largo del cabezal 22. El elemento refrigerante 50
utiliza aire para reducir la temperatura del cabezal 22,
disminuyendo así la temperatura del material plástico fluido que
circula a través de aquél. Un dispositivo tubular múltiple, que
puede estar integrado dentro de la banda calefactora 10 o bien
situado a lo largo del exterior de la banda calefactora 10,
proporciona aire al elemento refrigerante 50.
Alrededor de la banda calefactora 10 hay
colocada una cubierta protectora que puede disponerse para envolver
el aparato entero. Además, dado que las temperaturas pueden ser
extremadamente altas, la banda calefactora 10 actúa como un
aislador en orden a absorber la mayor parte de la temperatura que se
emite desde el cabezal 22 cuando el material plástico fluido pasa a
través del mismo.
En el funcionamiento, un dispositivo de control
(no representado) se halla en comunicación con la banda 10, que es
capaz de determinar si la temperatura del material está a un nivel
aceptable, y si no lo está, si el material debe ser calentado o
enfriado. Si debe tener lugar un calentamiento o un enfriamiento,
ese control comunica mediante unas señales una orden de mando a la
banda 10 con objeto de aumentar o disminuir el calor en el cabezal
22. Una vez que la banda 10 recibe esa orden, calienta o enfría el
cabezal 22, activando el elemento calefactor 40 o el elemento
refrigerante 50.
Puede asociarse a la presente invención un
dispositivo indicador (no representado) que determine si el material
plástico fluido se mantiene a una temperatura deseada. Ese
dispositivo es capaz de alertar a la presente invención sobre un
aumento o una disminución de la temperatura del material, a fin de
que la presente invención active el elemento calefactor 40 o el
elemento refrigerante 50. Cuando se emplea en una regulación de
funcionamiento manual, pueden utilizarse luces de señalización,
tales como elementos LED, para avisar al operador de la máquina de
inyección o extrusión del estado de la presente invención. Cuando se
emplea en una regulación de funcionamiento automático, el
dispositivo puede estar en intercomunicación con un equipo de
ordenador que puede activar automáticamente el elemento calefactor
40 o el elemento refrigerador 50, si es necesario.
La realización preferida se muestra en
funcionamiento como sigue. La banda de bloques 70 de la banda 10
está situada a lo largo del parámetro exterior del cabezal 22. Se
supone que la longitud del cabezal 22 está abarcada por una unidad
de banda 10. Se comprende que pueden utilizarse múltiples unidades
con objeto de abarcar por completo el cabezal. Cuando el material
plástico fluido circula a través del paso 24 del cabezal 22, es
controlado respecto a la temperatura deseada. En el caso de que la
temperatura necesite ser aumentada, se activa el elemento
calefactor 40, lo cual proporciona un efecto de calentamiento
dirigido al cabezal 22. En el caso de que la temperatura del
material plástico fluido necesite disminuirse, se activa el elemento
refrigerante 50. Como que el elemento refrigerante 50 utiliza aire,
la banda 10 está provista de una entrada 56 de aire de refrigeración
y de una salida 58 del mismo. El calor del cabezal 22 se elimina de
éste mediante los principios termo-dinámicos
comunes.
Otras realizaciones de la presente invención
utilizan una configuración semicircular 90, como enseña la figura
7, y una configuración rectangular, como indica la figura 6. Estas
configuraciones incluirían los mismos controles elementales
internos de calentamiento y enfriamiento que se han explicado
anteriormente.
Las reivindicaciones y la descripción exponen la
invención presentada y los términos que se emplean en las
reivindicaciones toman su significado del uso de tales términos en
la descripción. Los mismos términos empleados en el anterior estado
de la técnica pueden ser de significado más amplio que el empleado
concretamente aquí. Cuando se plantee una cuestión entre la
definición más amplia de tales términos usados en el anterior estado
de la técnica y el uso más concreto de los términos aquí, se
entenderá el significado más concreto.
Aunque la invención se ha descrito con cierto
grado de particularidad, se pone de manifiesto que pueden hacerse
muchos cambios en los detalles de construcción y la disposición de
los componentes sin apartarse del campo de esta descripción. Se
comprende que la invención no se limita a las realizaciones
expuestas aquí con fines de ejemplos, sino que se limita sólo al
campo de las reivindicaciones adjuntas.
Claims (4)
1. Un aparato (20) para controlar la temperatura
de materiales plásticos en estado fluido cuando circulan a través
de un cabezal (22) y para aislar dicho cabezal (22), que
comprende
una banda cerámica (10) que tiene una superficie
exterior (80), una superficie interior (82) y que tiene un
espesor,
la superficie interior (82) está en comunicación
con la superficie exterior del cabezal (22),
por lo menos un elemento calefactor (40) y/o
elementos refrigerantes (50, 52, 54), en que dicho elemento sirve
para proporcionar diversas temperaturas al cabezal (22) controlando
así la temperatura de los materiales plásticos que circulan por el
mismo,
la banda (10) actúa como un aislados para el
cabezal (22),
caracterizado porque
la banda cerámica (10) está constituida por
una
fibra formada al vacío, y
fibra formada al vacío, y
los elementos refrigerantes (50, 52, 54)
comprenden pasos a un entrante (84) de la superficie interior (82)
que permite que se introduzca y salga aire del cabezal (22),
originando un efecto refrigerante para ser ejercido sobre el
cabezal (22).
2. El aparato de la reivindicación 1,
caracterizado porque la banda de fibra cerámica formada al
vacío (10) se define además como que comprende una serie de bloques
de conductos (70) que rodean el perímetro del cabezal (22).
3. El aparato de la reivindicación 2,
caracterizado porque cada una de las series de bloques (70)
se define por tener una superficie exterior y una superficie
interior que presenta un entrante (84) para alojar elementos
calefactores (40) y/o elementos refrigerantes (50, 52, 54).
4. El aparato de la reivindicación 1,
caracterizado porque los elementos refrigerantes se definen
además por utilizar refrigerante de aire.
Applications Claiming Priority (2)
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