ES2315408T3 - Granulador de cuchillas y procedimiento para la produccion de cuerpos cortados. - Google Patents

Abstract

Granulador de cuchillas para la producción de cuerpos cortados de materias viscosas, en particular de polímeros, con un dispositivo de pulverizado de líquido, comprendiendo por lo menos un árbol de cuchillas (5) con varias cuchillas de corte (1, 2) dispuestas sobre el perímetro del árbol (5) y un dispositivo de extrusión con una placa de toberas (3), que al accionar el árbol de cuchillas (5) es barrida por las cuchillas (1, 2), caracterizado porque los espacios intermedios entre las cuchillas (1, 2) quedan cubiertos al menos parcialmente con una protección contra salpicaduras (4) que va fijada en el árbol de cuchillas (5).

Description

Granulador de cuchillas y procedimiento para la producción de cuerpos cortados.

La invención se refiere a un granulador de cuchillas para la producción de cuerpos cortados a partir de materias viscosas, así como a un procedimiento para la producción de cuerpos cortados.

Para la producción de granulados o cuerpos cortados a partir de materias que se encuentran en estado viscoso se procede de diversos modos.

Un método consiste en conducir el material a un molino de cilindros. Los cilindros están debidamente acondicionados de temperatura. Sobre los cilindros se encuentra un abultamiento que quebranta intensamente. El nuevo material aportado se vierte sobre el abultamiento y se incorpora en el abultamiento. Al hacerlo, el material se enfría hasta que se forma una masa tenaz de viscosidad adecuada.

Antes de laminar se retira una banda, por ejemplo de un polímero termoplástico, que se enfría. A continuación se pica esta banda en un granulador de modo que se forma "granulado cúbico". A partir de la banda se pueden cortar o troquelar también otras formas. Esta forma de proceder es por ejemplo usual cuando se trabajan masas en panaderías para la producción de productos de panadería.

Otro método consiste en expulsar a través de una tobera directamente una banda que se enfría y que igual que antes se corta o troquela dándole formas. Esto presupone que el fluido se pueda expulsar a presión a través de una tobera en estado tenaz de alta viscosidad.

Otro método consiste en expulsar a presión a través de una tobera con numerosos orificios. Se expulsan unos hilos, cuyo diámetro se puede modificar después estirándolos. Después de un enfriamiento adecuado, los hilos se pueden o bien hilar o se pueden picar obteniéndose granos de granulado de una forma determinada, generalmente de forma cilíndrica.

Otro método consiste en expulsar a presión a través de una tobera con numerosos orificios. Los "hilos" que salen se cortan directamente junto a la tobera mediante un dispositivo de corte, generalmente mediante unas cuchillas. Según la velocidad de salida y la frecuencia de corte se obtienen granos de forma cilíndrica de determinada longitud.

La invención parte del procedimiento citado en último lugar que se ha extendido cada vez más en estos últimos tiempos.

La viscosidad del material que sale de la tobera es crítica para que se pueda efectuar un corte. Si es un material fluido no se puede cortar. Al aumentar la viscosidad, los cuerpos cortados comienzan a quedar pegajosos y untuosos. Esto da lugar a que los cuerpos cortados se extiendan, se peguen entre sí o se encadenen.

Solamente si la viscosidad es suficientemente alta se obtienen unos cuerpos cortados suficientemente firmes que pueden persistir por sí solos.

En el caso de orificios de tobera redondos, los cuerpos cortados obtenidos de este modo a menudo se apartan mucho de la forma cilíndrica deseada.

Según la materia se obtienen por ejemplo granulados de forma esférica, lenticular o conquiforme (por ejemplo en el caso de polímeros termoplásticos).

Las causas de esto pueden ser: la tensión superficial del material, la diferente velocidad de enfriamiento del material interior y del exterior, quedando congeladas tensiones en el núcleo, así como la distensión elástica después de salir de la tobera.

Otro de los motivos causantes de la deformación de los cuerpos cortados son las cargas mecánicas que se producen durante el corte, al retirar la cuchilla de corte o durante el impacto sobre paredes o elementos instalados. Debido a la deformación mecánica se producen a menudo cuerpos cortados aplastados longitudinalmente.

En la mayoría de los casos no se desean las deformaciones de los cuerpos cortados.

Numerosos materiales, especialmente los plásticos en estado viscoso, presentan mala conductividad térmica y su volumen tiene una gran dependencia de la temperatura.

En muchas materias la superficie se enfría rápidamente y se endurece. Debido a la mala conductividad térmica, el interior de un grano se mantiene durante un tiempo bastante largo a una temperatura elevada, con menor viscosidad y gran volumen.

Al irse enfriando lentamente la parte interior de un grano de granulado, este material sufre una reducción de volumen.

Pero como la envolvente exterior ya tiene una forma estable, se forma en el interior una oquedad en la que hay vacío, lo que se denomina una vacuola. Si el enfriamiento es muy lento no se forma esta vacuola. En cuanto se abre esta oquedad, por ejemplo debido a un efecto mecánico o por ser las paredes demasiado delgadas, puede penetrar en esta oquedad el aire circundante o el líquido circundante. Durante la subsiguiente transformación pueden llegar a producirse pérdidas de calidad debido a las materias que se encuentran en las oquedades abiertas. Así por ejemplo el agua encerrada provoca un espumado durante la ulterior transformación.

Después de realizado el corte, la velocidad de enfriamiento del cuerpo cortado tiene por lo tanto gran influencia en su forma y en su contenido de vacuolas.

Los métodos más corrientes de enfriamiento son:

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introducir el cuerpo cortado en agua

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rociar con agua,

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tratamiento con vapor, aire u otros refrigerantes.

También es importante estabilizar la forma del cuerpo cortado inmediatamente después del corte mediante un enfriamiento adecuado y evitar que se produzcan adherencias en las herramientas de corte. Por lo tanto el enfriamiento debe comenzar ya durante el corte. Esto se puede conseguir por ejemplo rociando las cuchillas. Las cuchillas a su vez forman un torbellino con el refrigerante y aseguran el contacto con la niebla de refrigerante incluso cuando el cuerpo cortado sale desprendido de la cuchilla.

Un procedimiento conocido para el enfriamiento de las cuchillas rotativas es el rociado axial con refrigerante (véase por ejemplo el documento US-A- 3 341 892).

El inconveniente es que de este modo también se rocían y enfrían las bocas de las toberas.

Las bocas de las toberas se enfrían y obturan muchos orificios en su totalidad o en parte. La consecuencia es que los orificios de tobera que han permanecido abiertos tienen mayor caudal, por lo tanto forman unos cuerpos cortados mayores, y los agujeros de tobera parcialmente abiertas forman unos cuerpos cortados muy pequeños (lentejuelas, laminillas). El resultado es un amplio espectro de tamaños de grano.

Mediante la invención se trata de resolver también el problema del indeseable rociado de los orificios de las toberas.

El objetivo de la invención es el de facilitar un granulador de cuchillas y un procedimiento para la producción de cuerpos cortados que evite los inconvenientes de los dispositivos conocidos y suministre una calidad de producto más uniforme y comparablemente mejor, en particular de granulados de polímero.

El objetivo se resuelve conforme a la invención porque en el granulador de cuchillas, los intersticios entre las cuchillas están cubiertos al menos parcialmente con una protección contra salpicaduras, que va fijada al árbol de la cuchilla.

El objeto de la invención es un granulador de cuchillas para la producción de cuerpos cortados de materias viscosas, en particular de polímeros, con un dispositivo de rociado de líquido que comprende por lo menos un árbol de cuchillas con varias cuchillas de corte dispuestas sobre el perímetro del árbol y un dispositivo de extrusión con una placa de toberas, que al accionar el árbol de cuchillas es barrida por las cuchillas, caracterizado porque los intersticios entre las cuchillas están cubiertos al menos parcialmente con una protección contra salpicaduras que va fijada en el árbol de cuchillas.

Al rociar las cuchillas con refrigerante se protegen contra el refrigerante por ejemplo los intersticios entre las cuchillas, instalando para ello en prolongación de las cuchillas una protección contra salpicaduras. Esta protección contra salpicaduras gira con las cuchillas. Comienza preferentemente directamente detrás de la cuchilla y llega hasta directamente antes de la cuchilla siguiente. La superficie de corte de la cuchilla siguiente no debe quedar recubierta, vista axialmente, para que los cuerpos de forma que allí se cortan puedan saltar fuera. La protección contra salpicaduras está situada a suficiente distancia de los orificios de las toberas de la placa de toberas. Los cuerpos cortados deslizan a lo largo de la protección contra salpicaduras, con lo cual entran en contacto con el refrigerante que se encuentra sobre la protección contra salpicaduras, estabilizando su forma. Unas ranuras, intersticios o escamas eventualmente acuñadas o aplicadas sobre la protección contra salpicaduras controlan adicionalmente en una versión especial el recorrido del cuerpo cortado y su tiempo de permanencia sobre la protección contra salpicaduras.

El dispositivo de rociado consiste preferentemente en una o varias toberas de niebla para generar una niebla de líquido orientada en sentido hacia la placa de toberas. La protección contra salpicaduras impide que los orificios de las toberas sean rociados directamente con el líquido de rociado.

En una versión preferente de la invención el dispositivo de pulverizado está situado orientado sobre la cara posterior de las cuchillas de corte.

En una versión preferida de la invención, el dispositivo de pulverizado está dispuesto sobre el árbol de cuchillas de las cuchillas de corte.

Se obtienen ventajas especiales con una versión del granulador de cuchillas en el que la alimentación de líquido para el dispositivo de pulverizado está dispuesta sobre o en el árbol de cuchillas, girando junto con éste, siendo conducido el líquido a través de conducciones a la zona de las cuchillas, estando dispuesto el orificio de salida de la alimentación de líquido en la zona de las cuchillas y orientado en sentido hacia la placa de toberas.

Puede conseguirse otra mejora en una versión especialmente preferida de la invención, proyectando refrigerante (por ejemplo agua) sobre la cabeza del árbol de cuchillas. Allí se encuentra un "dispositivo captador". Desde éste conducen unos canales y tuberías hasta las cuchillas. De acuerdo con el principio de la bomba centrífuga, el refrigerante fluye a lo largo de los brazos de las cuchillas hacia el exterior, hacia las cuchillas, y se distribuye allí sobre la superficie de corte. Es conveniente que el orificio de salida de refrigerante termine a cierta distancia de las cuchillas con el fin de que el refrigerante incida axialmente sobre la cuchilla.

Se puede seguir mejorando la calidad del producto cortado si en una versión preferente las cuchillas van fijadas elásticamente en el árbol de cuchillas, y están realizadas de modo que se conduzcan elásticamente por encima de la placa de toberas. De este modo se garantiza un corte limpio.

Las toberas de la placa de toberas se realizan según la aplicación con diversas formas especiales, por ejemplo forma de estrella o también forma de Papá Noel (aplicación para productos de panadería).

También constituye un objeto de la invención un procedimiento para la producción de cuerpos cortados o granulados de sustancias viscosas mediante un granulador de cuchillas con dispositivo de pulverizado, caracterizado porque la placa de toberas se protege en el caso de pulverización axial de las cuchillas con un líquido, por medio de una protección contra salpicaduras fijada en el soporte de cuchillas y girando junto con éste, protegiéndolo contra el pulverizado directo con el líquido.

Se emplea preferentemente un granulador de cuchillas antes descrito conforme a la invención.

Como materia viscosa se puede emplear una masa fundida de plástico, en particular un polímero termoplástico, elegido de entre el grupo de: poliamida, policarbonato, polivinilcloruro, poliolefino, en particular polipropileno, ABS, resina SAN o poliuretano o mezclas de los primeros citados.

Como materia viscosa se emplea muy preferentemente poliamida, especialmente se prefiere poliamida que esté reforzada en particular con fibra de vidrio y contenga una proporción de fibras de vidrio del 15 al 50% en peso, muy preferentemente del 20 al 30% en peso.

Como líquido de pulverizado se puede emplear un líquido refrigerante, en particular, agua.

Como alternativa sirve como líquido de pulverizado un fluido calentador, en particular aceite, que da lugar al calentamiento del granulado. Este procedimiento se aplica preferentemente en la fabricación de productos de panadería.

La invención se describe a continuación con mayor detalle mediante las figuras con los ejemplos, que sin embargo no representan ninguna limitación de la invención.

Éstas muestran

Figura 1 una vista parcial de un granulador de cuchillas, con la carcasa abierta,

Figura 2 una alimentación alternativa del líquido refrigerante.

Ejemplo

Dos cuchillas 1, 2 dispuestas en el perímetro del árbol de cuchillas 5 giran axialmente (véase la Figura 1; aquí sólo se muestra la vista sobre la placa de toberas del granulador, sin la carcasa ni periféricos). La velocidad es de 1.200 r.p.m. Las cuchillas 1, 2 tienen una anchura de 10 cm en la superficie de corte. La protección contra salpicaduras 4 está realizada tanto hacia el interior como hacia el exterior con 1 cm más de anchura que las cuchillas 1, 2. Al final, es decir antes de la respectiva cuchilla siguiente 1 ó 2, la protección contra salpicaduras 4 está elevada 2 cm, presentando de este modo una distancia de unos 2 cm con respecto a los orificios de las toberas 6. Termina a 0,5 cm antes de la superficie de corte de la cuchilla siguiente.

La protección contra salpicaduras 4 es un semicírculo de acero inoxidable con un ángulo central de 170º, un diámetro exterior de 31 cm y un diámetro interior de 19 cm.

La placa de toberas 3 con las toberas 6 tiene un diámetro exterior de 30 cm y un diámetro interior de 20 cm. Los orificios de las toberas 6 tienen un diámetro de 0,35 cm.

Como refrigerante se roció axialmente agua caliente a 80ºC sobre las cuchillas 1, 2 y sobre la protección contra salpicaduras 4.

En un dispositivo granulador modificado (véase la Figura 2), se conduce el refrigerante (agua) a través del árbol 5 a las conducciones adicionales 7, y se pulveriza en la zona de las cuchillas 1, 2 a través de los orificios 8 situados en los extremos.

Claims (12)

1. Granulador de cuchillas para la producción de cuerpos cortados de materias viscosas, en particular de polímeros, con un dispositivo de pulverizado de líquido, comprendiendo por lo menos un árbol de cuchillas (5) con varias cuchillas de corte (1, 2) dispuestas sobre el perímetro del árbol (5) y un dispositivo de extrusión con una placa de toberas (3), que al accionar el árbol de cuchillas (5) es barrida por las cuchillas (1, 2), caracterizado porque los espacios intermedios entre las cuchillas (1, 2) quedan cubiertos al menos parcialmente con una protección contra salpicaduras (4) que va fijada en el árbol de cuchillas (5).

2. Granulador de cuchillas según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de pulverizado se compone de una o varias toberas de niebla para generar una niebla de líquido, orientadas en la dirección de la placa de toberas (3).

3. Granulador de cuchillas según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el dispositivo de pulverizado está situado orientado hacia la cara posterior de las cuchillas de corte (1, 2).

4. Granulador de cuchillas según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el dispositivo de pulverizado está situado sobre el árbol de cuchillas (5) de las cuchillas de corte.

5. Granulador de cuchillas según la reivindicación 4, caracterizado porque la alimentación de líquido del dispositivo de pulverizado está situado sobre o en el árbol de cuchillas (5) y gira con éste, siendo conducido a través de conducciones (7) a la zona de las cuchillas (1, 2), estando situado el orificio de salida (8) de la alimentación de líquido, en la zona de las cuchillas (1, 2) orientado en dirección hacia la placa de toberas (3).

6. Granulador de cuchillas según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque las cuchillas (1, 2) van fijadas de modo elástico sobre el árbol de cuchillas (5), y se pueden conducir elásticamente por encima de la placa de toberas (3).

7. Procedimiento para la producción de cuerpos cortados o granulados de materias viscosas mediante un granulador de cuchillas con cuchillas de corte giratorias y dispositivo de pulverizado, caracterizado porque en el caso de pulverizado axial sobre las cuchillas (1, 2) con un líquido, la placa de toberas (3) está protegida contra el pulverizado directo con el líquido mediante una protección contra salpicaduras (4) fijada en el soporte de cuchillas y que gira con éste.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque como granulador de cuchillas se emplea un granulador de cuchillas según una de las reivindicaciones 1 a 6.

9. Procedimiento según la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque como materia viscosa se emplea una masa fundida de plástico, en particular un polímero termoplástico, elegido de entre el grupo de: poliamida, policarbonato, polivinilcloruro, poliolefino, en particular polipropileno, ABS, resina SAN o poliuretano, o mezclas de los primeros citados.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque como materia viscosa se emplea poliamida, en particular poliamida reforzada en especial con fibras de vidrio y que contiene una proporción de fibras de vidrio del 15 al 50% en peso, muy preferentemente del 20 al 30% en peso de fibras de vidrio.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque como líquido de pulverizado se emplea un líquido refrigerante, en particular agua.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque como líquido de pulverizado se emplea un líquido calefactor, en particular aceite, que sirve para calentar los cuerpos cortados o el granulado.