ES2294920B1 - Dispositivo para la division de un liquido no-newtoniano que fluye a traves de un paso. - Google Patents

Abstract

Dispositivo para la división de un líquido no-Newtoniano que fluye a través de un paso (1, 21), a través de una ramificación de paso (T) en forma de T. En una primera realización, una separación en la ramificación de paso (T) divide el contra-flujo desde el paso de alimentación (1) en dos mitades, adoptando la posición angular de la división (1) un ajuste adaptado a la distribución de los componentes diferencialmente viscosos del líquido en el paso de suministro (1). En una segunda realización, en la ramificación del paso (T) hay un deflector (23) dispuesto de tal manera que el componente viscoso central del líquido del paso de alimentación (21) es dividido antes de su desviación en los pasos de descarga (22a, 22b) en dos componentes desviados de tal manera que fluyen con preferencia diametralmente uno hacia el otro en la región delante de los pasos de descarga (22a, 22b).

Description

Dispositivo para la división de un líquido no-Newtoniano que fluye a través de un paso.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un dispositivo para la división selectiva de un líquido no-Newtoniano que fluye a través de un paso.

Antecedentes de la invención

En el moldeo por inyección, los materiales sintéticos fundidos (tales como materiales termoplásticos) se pasan, por ejemplo, a través de un sistema colector de paso caliente, en el que existen ramificaciones en ciertos puntos, en los que el material fundido suministrado en un paso es dividido en dos pasos de descarga. Estas ramificaciones son predominantemente de configuración en forma de T.

En el caso de un líquido Newtoniano, que fluye a través de un paso circular, se ajusta una distribución parabólica de la velocidad de flujo del líquido, subdividida en capas cilíndricas huecas concéntricas imaginarias, siendo máxima la velocidad de flujo en el centro del paso. En tal líquido, la cizalladura entre las varias capas cilíndricas huecas imaginarias del líquido es aproximadamente igual.

Por otra parte, un líquido no-Newtoniano, tal como por ejemplo un plástico líquido caliente, se comporta de una manera diferente. En este caso, la viscosidad depende de la cizalladura, que es máxima en la proximidad de la pared del paso circular. Cuanto menos es la viscosidad, mayor es la cizalladura. Como resultado, la viscosidad en la proximidad del paso circular es mínima. La distribución de la viscosidad de la fusión sobre la sección transversal se parece a una parábola fuertemente aplanada. En una vista aproximada simplificada, esto significa que en la región central del paso, la colada que fluye relativamente viscosa se comporta como un tapón, con una velocidad de flujo aproximadamente independiente de la localización radial, mientras que en la región periférica la colada es más fluida, debido a la mayor cizalladura, y fluye más lentamente.

Este comportamiento se ilustra en las figuras 1a-1c. La figura la muestra un paso circular a través del cual fluye un líquido no-Newtoniano, por ejemplo una colada de plástico. La figura 1b muestra la distribución de la velocidad de flujo "V" sobre la sección transversal, y la figura 1c muestra la distribución de la cizalladura. La región "d" corresponde más o menos al tapón mencionado anteriormente.

Si un flujo de líquido no-Newtoniano del tipo mostrado en la figura 1 es desviado en una ramificación rectangular (en forma de T) T1 del paso y dividido en dos flujos separados S1 y S2, como se muestra en la figura 2, entonces la porción de alta viscosidad y la porción de fluido del líquido será distribuida sobre la sección transversal del paso. La distribución sobre la sección transversal se muestra en las figuras 3a-3c, donde el área HV representa el líquido de alta viscosidad y el área restante LV representa el líquido de baja viscosidad. Sobre el sistema de coordenadas trazado en las figuras 2 a 5, las coordenadas x e y se encuentran en el plano del dibujo y la coordenada z se extiende perpendicularmente al plano del dibujo. Por lo tanto, la porción HV de alta viscosidad del líquido no-Newtoniano se acumulará substancialmente en la porción inferior (en el sentido del dibujo) de los segmentos de paso 2a y 2b mostrados en la figura 2. Esto se ve fácilmente, puesto que el fluido viscoso (colada) suministrado desde la región central del segmento de paso 1 avanzará hacia la parte inferior 6 de la T, y solamente entonces será desviado hacia la izquierda y hacia la derecha en el sentido de la figura 2, como se indica por las flechas "a" en la figura 2, mientras que el líquido más fluido que fluye en la región perpendicular del paso 1 será desviado al comienzo inicial de la ramificación del paso, como se indica por las flechas "b".

Si los segmentos de paso 2a y 2b mostrados en la figura 2 eran muy largos, entonces se restablecerá gradualmente la distribución natural mostrada en la figura 3a. No obstante, en la práctica, los segmentos de paso son cortos, de manera que se preservaría aproximadamente la distribución mostrada en las figuras 3b y 3c hasta la siguiente desviación en una T.

Si el líquido que fluye en el segmento de paso 2a encuentra la T T2, cuyo eje longitudinal se extiende en la dirección-y, se establece la distribución mostrada en la figura 4 propiamente dicha en los pasos de descarga 3a y 3b. La vista aquí es en la dirección de flujo del paso de descarga en cuestión. En los pasos de descarga vemos una desigualdad marcada de las porciones viscosa y fluida así como una asimetría marcada de estas porciones con respecto a los centros de los pasos.

La T T3 en la figura 2 tiene dos pasos de descarga 4a y 4b que se extienden perpendicularmente al plano del dibujo (en la dirección-z). Ver la figura 2a, que muestra una vista superior de esta porción de la figura 2. Después de la deflexión de esta T T2, resultan las separaciones de porciones viscosas y fluidas del líquido, como se muestra en las figuras 5a y 5b. En el paso de descarga 4b que emerge hacia arriba desde el piano del dibujo en la figura 2, se establece la distribución de acuerdo con la figura 5c, y en el paso 4b que entra en el plano del dibujo en la figura 2, se establece la distribución de acuerdo con la figura 5b, estando definida la vista de nuevo por la T en la dirección de flujo del paso de descarga.

En el moldeo por inyección, si las toberas de inyección conectadas a un útil de moldeo por inyección (molde) son alimentadas desde los pasos, en los que la distribución de la cantidad de componentes de fusión de diferente viscosidad es desigual (por ejemplo las figuras 4b y 4c) y/o en los que la distribución de la fusión no es ya simétrica rotativa con respecto al eje longitudinal del paso (por ejemplo, las figuras 3b y 5b), esto puede conducir a defectos en los productos fundidos moldeados por inyección.

Si suponemos que una placa es inyectada por medio de una pluralidad de toberas distribuidas sobre el área de la placa, se pueden producir los siguientes defectos.

Si la porción del fluido fundido desde las toberas en la región exterior de la placa es mayor que desde las toberas en la región interior de la placa, entonces bajo la presión actual de la colada entrante, será forzada una mayor cantidad de colada en el útil de inyección (molde de inyección) en la región exterior de la placa que en la región central. Esto significa que la placa será suministrada con más material por unidad de área en la región exterior que en la región interior, con el resultado de que la placa fundida comprenderá bordes ondulados. Si, por el contrario, se fuerza más fluido dentro del molde de inyección en la región interior, entonces después de la refrigeración de la colada, una cantidad mayor de colada por unidad de área en el interior conducirá a un abombamiento de la placa en la región interior.

Situaciones similares se producen, aunque menos inconvenientes, si las porciones de colada en los segmentos de paso que suministran la tobera son distribuidas de una manera asimétrica.

Si, por ejemplo, cada una de las varias toberas de inyección de un sistema colector de paso caliente inyecta una copa, entonces la distribución desigual de la cantidad de colada viscosa y fluida entre varias toberas tiene el resultado de que las copas tendrán diferentes espesores de pared. Una distribución asimétrica de los componentes de la colada puede conducir a que ese lado de la copa, que contiene con preferencia colada fluida, se vuelva más grueso que el lado opuesto de la copa, dando como resultado una copa abombada y/o, donde entra colada viscosa en el molde, no llega hasta el fondo del molde.

Resumen de la invención

Un objeto de la presente invención es desarrollar dispositivos por los que se reduce al mínimo o se elimina en la medida posible la distribución asimétrica y/o desigual de la cantidad de componentes líquidos de diferente viscosidad debido a las deflexiones descritas, y/o se previene que se produzcan.

Para conseguir este objeto, se proporciona una primera forma de realización de un dispositivo para división selectiva de un líquido no-Newtoniano, por ejemplo, un material sintético fundido que fluye a través de un paso (1). El material tiene una viscosidad decreciente hacia fuera en la sección transversal en el flujo a través de una ramificación de paso (T) en forma de T, que desvía y divide el flujo de líquido. Una separación está colocada en la ramificación de paso (T) que divide el líquido que fluye a contra corriente desde el segmento de paso de alimentación (1) en dos mitades. La posición angular de la división (11) tiene con preferencia un ajuste adaptado a la distribución de los componentes diferencialmente viscosos del líquido en el segmento de paso de alimentación (1). Con la invención, se lleva a cabo una división del líquido entre los pasos de descarga (2a, 2b) de la ramificación de paso (T) sin una distribución significativa de los componentes diferencialmente viscosos del líquido.

Con esta forma de realización de la invención, se consigue que, en el caso de un segmento de paso de alimentación de una ramificación de paso preferente o substancialmente en forma de T, los componentes de la colada de diferente viscosidad no están distribuidos de forma simétrica rotatoria. En su lugar, en dos segmentos de paso de descarga de las ramificaciones de paso, la proporción de los componentes de la colada de diferente viscosidad es substancialmente igual.

En una segunda forma de realización de la invención, está previsto un deflector para dividir el flujo del material.

En esta segunda forma de realización del dispositivo, en el segmento de paso de alimentación de una ramificación de paso preferente o substancialmente en forma de T, la distribución de la cantidad de los componentes de la colada de diferente viscosidad es simétrica rotatoria. En los dos segmentos de paso de descarga de la ramificación de paso, se preserva esencialmente la distribución simétrica rotatoria y también la proporción de los componentes de la colada de diferente viscosidad en dos pasos de descarga es substancialmente igual. El patrón de distribución en el segmento del paso de descarga es, por lo tanto, esencialmente el mismo que en el segmento de suministro.

Los pasos de descarga pueden tener la misma sección transversal que el paso de alimentación, de manera que la velocidad de flujo en los pasos de descarga se reduce a la mitad; de una manera alternativa, sin embargo, pueden tener secciones transversales más pequeñas, de manera que la velocidad de flujo se reduce menos bruscamente o nada en absoluto.

Breve descripción de los dibujos

A continuación se ilustrará la invención en términos de formas de realización a modo de ejemplo y en términos de figuras adicionales.

Las figuras 1a-1c muestran la situación de flujo de un líquido no Newtoniano en un paso cilíndrico.

La figura 2 muestra un sistema colector de paso que tiene tres ramificaciones de paso en forma de T.

La figura 2a muestra una porción de la figura 2, en una vista superior.

Las figuras 3a-3c muestran la distribución en primer lugar simétrica de los componentes de líquido viscoso y fluido detrás de una primera ramificación de canal T1.

Las figuras 4a-4c muestran la distribución a la que está sometida la colada que continúa fluyendo desde la primera ramificación de paso T1 por una ramificación de paso T2 en el mismo plano que la ramificación de paso T1 que ha pasado anteriormente.

Las figuras 5a-5c muestran la distribución correspondiente como en la figura 4 en una ramificación de paso siguiente T3 que se encuentra en un plano perpendicular a la ramificación de paso T1 que ha pasado anteriormente.

Las figuras 6a y 6b ilustran una primera forma de realización de la invención a modo de ejemplo, que tiene, en principio, la estructura de la primera forma de un dispositivo.

La figura 7 muestra un ejemplo práctico del primer tipo de forma de realización de un dispositivo de acuerdo con la figura 6, incorporado en una ramificación de paso en forma de T.

Las figuras 8a y 8b muestran en representación en perspectiva un ejemplo práctico de una forma de realización del tapón de división empleado en la figura 7.

Las figuras 9a y 9b muestran en representación en perspectiva un ejemplo práctico del segundo tipo de forma de realización de un dispositivo de acuerdo con la invención, incorporado en una ramificación de paso en forma de T, en dos secciones en ángulos rectos entre sí.

Las figuras 10a y 10b muestran un ejemplo práctico de una forma de realización del deflector de las figuras 9a y 9b en dos vistas en ángulos rectos entre sí, a una escala ampliada, suplementada por una pieza de fijación.

La figura 11 muestra un deflector de acuerdo con la figura 10 instalado en una T.

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Descripción de las formas de realización preferidas

Las figuras 6a y 6b muestran una forma de realización a modo de ejemplo que tiene la estructura, en principio, de un primer tipo de dispositivo de acuerdo con la invención. En la ramificación de paso, una separación 11 dirigida a la colada de alimentación está instalada de tal manera que divide el flujo de la colada que procede desde el segmento de paso de suministro 1. Aquí, la separación 11 está colocada en un ángulo de rotación tal que divide la colada que se aproxima, en la que los componentes líquidos de diferente viscosidad no están distribuidos de forma simétrica rotatoria con respecto al eje longitudinal del paso, de tal manera que los dos flujos parciales contienen cantidades iguales de componentes líquidos de diferente viscosidad.

Si se supone que en ausencia de la separación 11, la colada se distribuiría por sí misma entre los pasos de descarga en correspondencia con la línea "t" mostrada en la figura 6a, entonces una separación 11 colocada en la posición angular mostrada en la figura 6b puede dividir la colada que se aproxima de tal manera que se suministra la misma proporción de líquido viscoso y fluido a los dos pasos de descarga. La división 11 puede estar dispuesta en la ramificación de paso de una manera adecuada con una posición angular ajustada o ajustable fijamente.

Una forma de realización práctica de un dispositivo de este tipo de acuerdo con la invención se muestra en las figuras 7 y 8, a modo de ejemplo. En la figura 7, comenzando desde la parte inferior 6 de la ramificación de paso en forma de T, está realizado un taladro 12 en la T. En este taladro 12 está prensado un tapón de separación 10, al que está fijada rígidamente una separación 11, hasta el centro de los segmentos del paso de descarga 22a, 22b. Aquí, el tapón de separación es girado, por ejemplo por medio de un casquillo hexagonal 13, a la posición angular deseada, como se ha ilustrado por la figura 6b. Para prevenir que el tapón 10 sea empujado hacia fuera bajo presión de servicio, se fija en su posición axial por un tapón de tornillo 14, que puede ser enroscado en el taladro 12, por ejemplo por medio de un casquillo hexagonal 15. El tapón 10 es con preferencia un cuerpo sólido, que tiene un receso en forma de cúpula 16 en su extremo próximo a la separación 11, en el que la separación 11 está fijada rígidamente de cualquier manera por su lado que se aleja del segmento de paso de alimentación 1. La posición angular requerida de la separación 11 está determinada por la posición de rotación con la que el tapón de separación 10 es insertado en el taladro 12. La retención de esta posición angular se consigue de cualquier manera convencional, tal como por ajuste a presión, o por cualquier otra seguridad de rotación adicional adecuada.

De una manera conveniente, después de que el tapón, como se ha descrito anteriormente, ha sido instalado en la ramificación de paso, el tapón de separación 10, que comienza desde los pasos de descarga 22a y 22b, es perforado hasta el diámetro de los pasos de descarga en la región del receso en forma de cúpula 16, formando los orificios de flujo semicirculares 17 (en proyección). Naturalmente, estos orificios de flujo pueden estar realizados, en cambio, antes de la instalación en el tapón de separación.

En la figura 7, para claridad, se representa la separación 11 en una posición angular perpendicularmente al plano del dibujo, y los orificios 17 formados por la perforación se representan dispuestos en el plano del dibujo. Se comprenderá que, en realidad, estos orificios de flujo 17 se encuentran girados 90°, mientras que la posición angular de la separación 11 adopta una posición angular con relación al plano del dibujo, como se muestra en la figura 6b, adaptada a la distribución de los componentes líquidos de diferente viscosidad en el paso de alimentación 1.

En la figura 7, la parte inferior 6 de la ramificación de paso se muestra con un refuerzo 18. Éste se requiere solamente cuando una T comercial, o la pared de un bloque colector de paso caliente, en la que se procesan los pasos de flujo, tiene una pared de espesor insuficiente.

Las figuras 8a y 8b muestran dos representaciones en perspectiva del ejemplo descrito anteriormente del tapón de división 10 con la división 11. La figura 8a muestra el tapón 10 antes de la perforación en forma de cúpula 16, con la indicación del casquillo hexagonal trasero 13. La figura 8b muestra el tapón con los taladros que deben realizarse de una manera conveniente después de la instalación y los orificios de flujo 17 resultantes.

En una segunda forma de realización de un dispositivo de acuerdo con la presente invención, el objeto consiste en dividir y desviar un flujo de líquido con distribución simétrica de los componentes líquidos de diferente viscosidad de acuerdo con la figura 3a en una ramificación de paso, de tal manera que esta distribución se preserva substancialmente en los pasos de descarga de la ramificación de paso.

En la figura 9b se supone que el líquido en el segmento de paso de suministro 21 está distribuido de acuerdo con la figura 3a, luego la distribución en los segmentos de paso de descarga 22a y 22b corresponderá a las figuras 3b y 3c sin más. Pero si hubiera que suministrar un flujo de líquido igual al suministrado por el tubo 21 a la ramificación de paso desde arriba en el sentido del dibujo, y adicionalmente también desde abajo, se ve fácilmente que el componente líquido viscoso forzado aparte en la figura 9b hasta los pasos 22a y 22b sería desplazado por el flujo de líquido adicional supuesto hacia el centro de los pasos 22a y 22b.

Este efecto se realiza por el segundo tipo de dispositivo de acuerdo con la invención con una ramificación de paso ordinaria. En el segundo tipo de un dispositivo de acuerdo con la invención, el componente líquido viscoso que fluye en el centro del segmento de paso de alimentación está dividido, y los dos componentes son desviados para coincidir mutuamente en ángulos rectos en las entradas de los segmentos de paso de descarga, estando su dirección de flujo en este encuentro esencialmente perpendicular a la dirección longitudinal de los pasos de descarga.

Para realizar esto, en la ramificación de paso existe un deflector 23, que está configurado de manera que entra en el segmento de paso de alimentación 21 con una hoja 24, y divide esencialmente el componente líquido viscoso que fluye en el centro del segmento de paso 21 en dos componentes, donde uno continúa fluyendo sobre la izquierda y el otro sobre el lado derecho del deflector 23. Estos componentes son desviados de manera que confluyen entre sí, en la medida posible, en ángulos rectos en el extremo inferior 7, en el sentido del dibujo, de la ramificación de paso.

La cinta 27, sobre cuyos lados inciden los dos componentes del componente viscoso, solamente sirve para la fijación mecánica del deflector 23 en la ramificación de paso. No se requiere para el efecto de acuerdo con la invención. El deflector real 23 no contacta con preferencia con el segmento de paso 21 en ninguna parte de toda su periferia.

Las figuras 10a y 10b muestran una forma de realización práctica de todo el deflector 23. Dicha cinta 27 está contigua con un segmento cilíndrico 31, que puede continuar en un segmento cilíndrico 32 de diámetro ampliado. Con dicho segmento 31, el deflector es empujado hasta la posición mostrada en las figuras 9a y 9b y está fijado de forma sellada, a través de un taladro en la parte inferior de la ramificación de paso.

En principio, será suficiente cualquier tipo de fijación del deflector 23 en la ramificación de paso, por ejemplo por medio de los puntales 28 mostrados con línea de puntos en la figura 9a, aunque esto puede ser difícil con pasos de diámetros pequeños.

El deflector 23 con la cinta 27 y el segmento cilíndrico 31 pueden estar realizados de un cuerpo cilíndrico continuo, provisto en su extremo anterior con la hoja 24 y en su extremo posterior con un estrechamiento que forma la cinta 27 por medio de muescas sobre los dos lados, opuestos entre sí y paralelos a la hoja 24. Los lados opuestos 25 del deflector se encuentran con preferencia sobre superficie curvadas de forma circular o similar, que se extienden desde la hoja 24 hasta la cinta 27 y que llevan a cabo una transición en superficies del cilindro original 31.

La figura 11 muestra un deflector del tipo de la figura 11 como está instalada en una ramificación de paso en forma de T: En la medida en que los números de referencia de la figura 11 corresponden a los de las figuras 9 y 10, designan los mismos objetos en estas figuras.

Otros detalles, ventajas y características de la presente invención estarán disponibles a partir de la siguiente descripción cuando se toma en conexión con los dibujos que se acompañan.

Claims (9)

1. Un dispositivo para la división de un material líquido no-Newtoniano, que fluye a través de un paso (1), teniendo el material una viscosidad condicionada por el flujo que decrece hacia fuera en la sección- transversal en flujo a través de una ramificación de paso (T) en forma de T que desvía y divide el flujo de líquido, que comprende una separación (11) colocada adyacente al extremo del paso de suministro en la ramificación de paso (T) que divide el líquido que fluye a contra corriente desde el segmento de paso de alimentación (1) en dos mitades, teniendo la posición angular de la separación (11) un ajuste adaptado a la distribución de los componentes diferencialmente viscosos del líquido en el segmento de paso de alimentación (1), en el que el líquido que fluye dentro de dichos pasos de descarga no tiene una distribución substancial de los componentes diferencialmente viscosos del líquido, caracterizado porque la separación (11) está colocada en la ramificación de paso (T) por medio de un tapón de separación (10) al que se fija la separación por medio de un taladro (12) en la ramificación de paso (T), y porque el tapón de separación (10) en un primer extremo adyacente al segmento de paso de suministro (1) tiene un receso en forma de cúpula (16), en el que está fijada la separación (11).

2. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la separación (11) es ajustable en su posición angular.

3. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho receso en forma de cúpula (16) está perforado abierto en la dirección de los pasos de descarga (2a, 2b).

4. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque para asegurar la posición longitudinal del tapón de separación (10), se puede enroscar un tapón de tomillo (14) en el taladro (12) en la parte trasera del tapón de separación.

5. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque para asegurar la posición longitudinal del tapón de separación (10), se puede enroscar un tapón de tornillo (14) en el taladro (12) en la parte trasera del tapón de separación.

6. Un dispositivo para la división de un material líquido no-Newtoniano, que fluye a través de un paso (21), teniendo el material líquido una viscosidad, condicionada por el flujo, que decrece hacia fuera en la sección transversal en flujo a través de una ramificación de paso (T) en forma de T que desvía y divide el flujo de líquido, que comprende un deflector (23) colocado en dicha ramificación de paso (T) para dividir el componente (viscoso) central del material líquido que procede desde el segmento de paso de alimentación (21) antes. de su desviación dentro de los pasos de descarga (22a, 22b) en dos componentes, siendo desviados dichos dos componentes en la región delante de los pasos de descarga (22a, 22b) y que fluyen con preferencia diametralmente uno hacia el otro, donde el líquido que fluye dentro de los pasos de descarga (22a, 22b) no tienen una distribución substancialmente asimétrica de los componentes diferencialmente viscosos del líquido, caracterizado porque las direcciones de flujo de los dos componentes que fluyen uno hacia el otro se extienden substancialmente perpendiculares a los ejes longitudinales de los pasos de descarga (22a, 22b), y porque el deflector (23) se proyecta en el extremo del paso de alimentación (21) y comenzando desde la hoja (24), se ensancha en primer lugar perpendicularmente a esta última y luego se estrecha de nuevo.

7. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque el deflector (23) está colocado para no entrar en contacto con la pared del segmento de paso de alimentación (21).

8. El dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 7, caracterizado porque el deflector (23) está asegurado a la ramificación del paso (T) por una cinta (27) presente en su extremo posterior en la dirección de flujo.

9. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque la forma de deflector (23) procede de un cilindro provisto con dicha hoja (24) en su extremo anterior, extendiéndose detrás de éste un estrechamiento, que procede desde dos lados (25), esencialmente paralelo a la hoja, formando dicha cinta (27), y luego continuado como un segmento cilíndrico (31) con cuya ayuda el deflector (23) se puede insertar y fijar en la parte inferior de la ramificación de paso (T) a través de un taladro en su parte inferior.