ES2317182T3 - Dispositivo para preparar material plastico. - Google Patents

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ES2317182T3 ES05700030T ES05700030T ES2317182T3 ES 2317182 T3 ES2317182 T3 ES 2317182T3 ES 05700030 T ES05700030 T ES 05700030T ES 05700030 T ES05700030 T ES 05700030T ES 2317182 T3 ES2317182 T3 ES 2317182T3
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Helmut Bacher
Helmuth Schulz
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Klaus Feichtinger
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Abstract

Dispositivo para preparar material plástico, en particular termoplástico, con un recipiente colector (1) para el material a procesar, en cuyo interior, dispuestas sobre una placa de soporte (9), están previstas herramientas (21) accionadas mediante un árbol (4) insertado en el espacio interior para circular alrededor del eje (8) -en particular, un eje vertical- del árbol (4), y con al menos un tornillo sin fin (17) para evacuar el material del recipiente colector (1), presentando la carcasa (16) del tornillo sin fin un orificio de entrada (27) que está conectado en flujo con un orificio de descarga (15) del recipiente colector (1) y situado más abajo que la placa de soporte (9) y las herramientas (21) que ésta aloja, y estando previstas en el recipiente colector (1) bajo la placa de soporte (9) otras herramientas (12) móviles, que conducen el material al orificio de descarga (15), caracterizado porque la placa de soporte (9) presenta cerca del eje (8) y cerca de los bordes posteriores (37) de las herramientas (21) en rotación de la placa de soporte (9) al menos una perforación (36) que conecta el espacio (26) situado sobre la placa de soporte (9) con el espacio (10) situado bajo ella.

Description

Dispositivo para preparar material plástico.
La invención se refiere a un dispositivo para preparar material plástico, en particular termoplástico, con un recipiente colector para el material a procesar, en cuyo interior, dispuestas sobre una placa de soporte, están previstas herramientas accionadas mediante un árbol insertado en el espacio interior para circular alrededor del eje -en particular, un eje vertical- del árbol, y con al menos un tornillo sin fin para evacuar el material del recipiente colector, presentando la carcasa del tornillo sin fin un orificio de entrada que está conectado en flujo con un orificio de descarga del recipiente colector y situado más abajo que la placa de soporte y las herramientas que ésta aloja, y estando previstas en el recipiente colector, bajo la placa de soporte, otras herramientas móviles que conducen el material al orificio de descarga.
Un dispositivo similar, conocido por la WO 00/74912 A1, ha demostrado ser muy eficaz para la preparación de material plástico, en particular termoplástico, si bien se ha comprobado que las sustancias volátiles desprendidas del material tratado quedan en ocasiones retenidas en el espacio situado bajo la placa de soporte. Estas sustancias volátiles no siempre pueden escaparse hacia arriba por el paso anular que hay entre el borde de la placa de soporte y la pared interior del recipiente colector, ya que el material a procesar atraviesa este paso anular de arriba a abajo. Resulta especialmente desagradable cuando estas sustancias volátiles son evacuadas del recipiente colector con el material procesado y van a parar al extrusor conectado directa o indirectamente al recipiente colector, ya que existe el riesgo de que en el material extruido haya inclusiones gaseosas de diversa índole, lo cual disminuye considerablemente la calidad del material proveniente de la salida del extrusor. Este peligro no se puede eliminar mediante el dispositivo desgasificador que suele estar previsto en el extrusor. Además, dichas sustancias volátiles no se pueden detectar de antemano la mayoría de las veces, ya que se trata de vapor de agua, productos disociados del material a procesar, componentes gaseosos o evaporados del agente refrigerador, etc. Sobre todo cuando el material plástico introducido en el recipiente colector está húmedo, la proporción de estas sustancias volátiles puede ser considerable.
El cometido de esta invención es evitar dichas desventajas y liberar al material evacuado de las sustancias volátiles mencionadas con poco esfuerzo a través del orificio de descarga del recipiente colector. La invención resuelve esta tarea en que la placa de soporte presenta cerca del eje y cerca de los bordes posteriores de las herramientas en rotación de la placa de soporte al menos una perforación, la cual conecta el espacio situado encima de la placa de soporte con el que está debajo de ella. Mediante esta perforación, las sustancias volátiles situadas en el espacio inferior a la placa de soporte o que se han generado allí pueden escapar hacia arriba a través de la placa de soporte al espacio situado sobre ella, donde son inofensivas y de donde pueden volatilizarse si es necesario. Mediante ensayos se ha comprobado que las perforaciones situadas cerca del eje son más eficaces que las dispuestas lejos de éste. Dichas perforaciones situadas lejos del eje se conocen de la EP 625.373 A2 o de la DE 28 44 164, si bien en ellas éstas sirven para que el material triturado pase del espacio situado sobre la placa al situado por debajo de ella. En cambio, las perforaciones situadas, conforme al invento, cerca de los bordes posteriores de las herramientas al girar la placa de soporte aprovechan el efecto de succión, generado por las herramientas en circulación, para aspirar las mencionadas sustancias volátiles al exterior del espacio situado bajo la placa de soporte.
Conforme a un perfeccionamiento de la invención, es conveniente que al menos una de las perforaciones presente paredes que discurran oblicuamente respecto a la dirección del eje y respecto al nivel de la placa de soporte. Esto evita que el material situado en el espacio sobre la placa caiga a través de la placa de soporte. Se puede obtener un efecto similar en el marco del invento mediante al menos una tapa prevista en una de las perforaciones, que cubre la perforación en todo su perímetro excepto un orificio que apunta hacia el perímetro de la placa de soporte.
El tamaño de las perforaciones depende del volumen de las sustancias volátiles a evacuar. Mediante ensayos se ha comprobado que basta con que el área de la sección transversal de todas las perforaciones sean como máximo del tamaño del área de la sección transversal de todos los husillos de un extrusor conectado en flujo con el orificio de salida del recipiente colector.
Otras características y ventajas del invento se derivan de la descripción de ejemplos de ejecución del objeto del invento, representados esquemáticamente en el dibujo. La fig. 1 muestra una sección vertical del primer ejemplo de ejecución; la fig. 2 muestra una vista desde arriba de la fig. 1, parcialmente en sección; la fig. 3 muestra axonométricamente la configuración de tapas para las perforaciones; la fig. 4 muestra otro ejemplo de ejecución en sección vertical; la fig. 5 es una vista desde arriba de la fig. 4, parcialmente en sección, y la fig. 6 muestra un detalle en sección vertical de la placa de soporte.
En la variante de ejecución conforme a las figs. 1 y 2, el dispositivo presenta un recipiente colector 1 para el material plástico a preparar, en particular termoplástico, que llega a este recipiente 1 desde arriba mediante un dispositivo de transporte no representado, por ejemplo una cinta transportadora. El material alimentado puede estar previamente triturado y/o presecado. El recipiente colector 1 tiene forma de tarro con dos paredes laterales 2 verticales y presenta una base 3 plana de sección circular. Un árbol atraviesa, con alojamiento sellado, la base 3 y tiene un eje 8 vertical que coincide con el eje del recipiente 1. El árbol 4 está accionado mediante un motor 5 situado debajo de la base 3, con una transmisión 6 para el movimiento giratorio. En el recipiente 1, están unidos al árbol 4, con arrastre de giro, un rotor 7 y una placa de soporte 9. El rotor 7 está formado por un bloque cilíndrico circular, cuya extensión axial h es considerablemente mayor que la de la placa de soporte 9 plana, pero cuya extensión radial d es considerablemente menor que la de la placa de soporte 9. De este modo se forma un espacio libre 10 debajo de la placa de soporte 9, que está conectado en flujo libre con un espacio 26 del recipiente 1, situado por encima de la placa de soporte 9 a través de un paso anular 11 para el material a procesar, el cual se crea entre el perímetro de la placa de soporte 9 y la pared lateral 2 del recipiente 1. A través de este paso anular 11 libre, el material plástico tratado puede pasar sin obstáculos del espacio 26 al espacio anular 10. La placa de soporte 9 aloja en su cara superior herramientas 21 dispuestas de forma fija, las cuales mezclan y/o trituran y/o calientan el material que se encuentra en el espacio 26 del recipiente 1. Para que la trituración sea efectiva, las herramientas 21 están ejecutadas con aristas cortantes 22, que pueden estar curvadas o acodadas (fig. 2) en sentido contrario al sentido de giro de la placa de soporte 9 (flecha 23) para conseguir un corte oblicuo. En funcionamiento, al rotar la placa de soporte 9 se produce por efecto de las herramientas 21 una rotación de la masa plástica introducida en el recipiente 1, elevándose el material procesado a lo largo de la pared lateral 2 del recipiente 1 al espacio 26 (flecha 24) y volviendo a caer (flecha 25) por la zona del eje del recipiente. El así generado torbellino de mezcla arremolina el material introducido, de modo que se consigue un buen efecto de mezcla. Una pequeña parte del material introducido en el recipiente 1, y triturado allí en caso necesario, va a parar al espacio 10 situado debajo de la placa de soporte 9 a través de paso anular 11 y allí se sigue procesando mediante otras herramientas 12, fijadas de forma giratoria al rotor 7 mediante pernos verticales 13 alojados en ranuras anulares 14 del rotor 7, permitiendo que estas herramientas puedan oscilar libremente alrededor de los ejes de los pernos 13. Los extremos libres de las herramientas 12 están situados a distancia de la pared lateral 2 del recipiente 1. Estas otras herramientas 12 producen mediante su efecto de impacto una mezcla adicional y/o trituración y/o calentamiento del material que se encuentra en el espacio 10. Mediante la fuerza centrífuga que ejercen las herramientas 12 en el material, éste se transporta a un orificio de descarga 15 del recipiente 1, situado a la altura de las herramientas adicionales 12 y que conecta el espacio 10 del recipiente 1 con un orificio de entrada 27 de una carcasa 16 de husillo, en la que está alojado un husillo 17 de forma giratoria, al cual un motor 18 con transmisión 19 acciona por su extremo frontal a un movimiento giratorio y el cual extrae el material plástico que recibe en el otro extremo frontal, por ejemplo mediante un cabezal de extrusión 20. Puede ser un husillo simple o de doble hélice. Como puede verse, la carcasa 16 de husillo está conectada al recipiente casi tangencialmente, de modo que se evita la desviación del material sintético plastificado por el husillo 17 en la zona de su salida de la carcasa 16.
En vez de ello, el husillo 17 también puede ser un simple tornillo sin fin de transporte, que lleva el material preparado en el recipiente 1 a la fase siguiente, por ejemplo a un extrusor.
Estando en funcionamiento, tras un breve tiempo de puesta en servicio se crea un estado equilibrado entre el material evacuado por el husillo y el material que entra desde arriba al espacio 10 a través del paso anular 11. Esto produce que sea muy poco probable que un trocito de plástico introducido en el recipiente 1 vaya a parar a la carcasa 16 de husillo sin haber pasado el tiempo necesario en el recipiente 1. Con ello se asegura el suficiente procesado de todos los trocitos de plástico mediante las herramientas 12, 21, de modo que el material evacuado por el tornillo sin fin 17 presenta una calidad al menos aproximadamente uniforme, particularmente en cuanto a la temperatura y tamaño de los trocitos de plástico. Esto significa que el trabajo de plastificación que debe realizar el tornillo sin fin 17 o el husillo del extrusor conectado es comparativamente reducido, con lo que se suprimen los altos picos térmicos de solicitación en el material sintético durante el trabajo de plastificación. Con ello se cuida el material plástico y se ahorra considerablemente en energía motriz para el tornillo sin fin 17 o husillo del extrusor.
Como ya se ha mencionado, el material introducido en el recipiente 1 no suele estar completamente seco y/o presenta impurezas que, durante el tratamiento en el recipiente, desprenden sustancias volátiles, como p. ej., vapor de agua, productos disociados del material a procesar, agente refrigerante evaporado, sustancias volátiles del material de coloración y/o impreso, etc. Para evitar que estas sustancias volátiles se acumulen en el espacio 10 bajo la placa de soporte 9 y con ello obstaculicen el paso del material procesado del espacio 26 al espacio 10 y/o vayan a parar al interior de la carcasa 16 de husillo, la placa de soporte 9 presenta al menos una, pero preferentemente varias, perforaciones 36, las cuales conectan el espacio 26 sobre la placa de soporte 9 con el espacio 10 situado debajo de ella. A través de estas perforaciones 36, las sustancias volátiles retenidas en el espacio 10 pueden escapar hacia arriba a través de la placa de soporte 9 y, con ello salir del recipiente 10 o ser evacuadas mediante un dispositivo de succión 34
(fig. 4).
Estas perforaciones pueden consistir en taladros de sección circular. Al menos algunas de estas perforaciones 36 están dispuestas cerca del eje 8 del recipiente 1, particularmente justo detrás de las herramientas 21, de modo que las perforaciones 36, visto en el sentido de giro (flecha 23) de la placa de soporte 9, quedan adyacentes a los bordes 37 posteriores o cantos de las herramientas 21. El efecto de succión creado por las herramientas 21 durante su rotación en los cantos posteriores contribuye a aspirar hacia arriba las sustancias volátiles a través de las perforaciones 36. Los ejes de las perforaciones 36 pueden ser verticales, si bien es más ventajoso disponer estos ejes 38 (fig. 6) oblicuamente, en particular de forma que queden inclinados tanto respecto al nivel de la parte superior 39 de la placa de soporte 9 como respecto al eje 8 del recipiente. La inclinación de las paredes 40 de las perforaciones 36 (ángulo \alpha, fig. 6) es convenientemente de entre 30 y 60º, preferentemente de unos 45º. Esta inclinación está seleccionada de modo que el extremo de entrada 41 de cada perforación 36 quede por delante del extremo de salida 42, visto en sentido de giro de la placa de soporte 9 (flecha 23). También esta medida contribuye al efecto de succión ya mencionado y evita que el material caiga del espacio 26 al espacio 10 a través de las perforaciones 36.
También es ventajoso dotar a las perforaciones o al menos algunas de ellas de una tapa 28 (fig. 3) que cubra todo el perímetro de la perforación 36 excepto una abertura 35 orientada hacia el perímetro 43 de la placa de soporte o en sentido radial (respecto al eje 8).
El tamaño -es decir, el área de la sección transversal de las perforaciones 36- depende del volumen de las sustancias volátiles a evacuar. Por lo general, basta con que el área de la sección transversal de todas las perforaciones 36 sea como máximo de igual tamaño que el área de la sección transversal de todos los husillos del extrusor conectado en flujo con el orificio de descarga 15 del recipiente 1 o de los tornillos sin fin 17.
El modo de ejecución conforme a las figs. 4 y 5 se distingue del de las figs. 1 y 2 sobre todo en que las herramientas adicionales 12 no están suspendidas con oscilación, sino fijadas de forma inmóvil sobre otra placa de soporte 29, la cual está colocada coaxialmente respecto a la placa de soporte 9 y puede estar accionada a un movimiento giratorio mediante el mismo árbol 4. Esto permite que el rotor 7 sea más estrecho o que se suprima como prolongación del árbol 4 en su totalidad. Al igual que en el modo de ejecución conforme a las figs. 1 y 2, las herramientas inferiores 12 están dispuestas a la altura del orificio de descarga 15 del recipiente 1, con el fin de poder transportar eficazmente el material plástico procesado que se encuentra en el espacio 10 al orificio de entrada 27 de la carcasa 16 de husillo.
Es ventajoso vigilar la temperatura del material tratado en el recipiente 1. Como muestra la fig. 4, para ello están previstos en el espacio superior de corte 26 (por encima de la placa de soporte) una unidad termométrica 30 y un dispositivo refrigerador 33, pudiendo ser este último un dispositivo de inyección de refrigerante. Puede estar previsto un dispositivo termométrico similar 31 o bien una alimentación similar de refrigerante 32 (fig. 5) para el espacio 10 situado bajo la placa de soporte 9.
Como ya se ha mencionado, la evacuación de las sustancias volátiles que se producen en el espacio de corte 26 de arriba se puede potenciar mediante un sistema de aspiración. Para ello se puede emplear, tal como muestra la fig. 4, un dispositivo aspirador 34 colocado encima del torbellino de mezcla que se
forma en este espacio de corte 26.

Claims (10)

1. Dispositivo para preparar material plástico, en particular termoplástico, con un recipiente colector (1) para el material a procesar, en cuyo interior, dispuestas sobre una placa de soporte (9), están previstas herramientas (21) accionadas mediante un árbol (4) insertado en el espacio interior para circular alrededor del eje (8) -en particular, un eje vertical- del árbol (4), y con al menos un tornillo sin fin (17) para evacuar el material del recipiente colector (1), presentando la carcasa (16) del tornillo sin fin un orificio de entrada (27) que está conectado en flujo con un orificio de descarga (15) del recipiente colector (1) y situado más abajo que la placa de soporte (9) y las herramientas (21) que ésta aloja, y estando previstas en el recipiente colector (1) bajo la placa de soporte (9) otras herramientas (12) móviles, que conducen el material al orificio de descarga (15), caracterizado porque la placa de soporte (9) presenta cerca del eje (8) y cerca de los bordes posteriores (37) de las herramientas (21) en rotación de la placa de soporte (9) al menos una perforación (36) que conecta el espacio (26) situado sobre la placa de soporte (9) con el espacio (10) situado bajo ella.
2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque al menos una de las perforaciones (36) posee paredes (40) que discurren oblicuamente respecto a la dirección del eje (8) y respecto al nivel de la placa de soporte (9).
3. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque al menos una de las perforaciones (36) está dotada de una tapa (28) que cubre todo el perímetro de la perforación (36) excepto una abertura (35) orientada hacia el perímetro (43) de la placa de soporte (9).
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1, 2 ó 3, caracterizado porque las perforaciones (36) presentan una sección circular.
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones de la 1 a la 4, caracterizado porque el área de la sección transversal de todas las perforaciones (36) es como máximo del mismo tamaño que el área de la sección transversal de todos los husillos (17) de un extrusor conectado en flujo con el orificio de descarga (15).
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones de la 1 a la 5, caracterizado porque las herramientas móviles (12) adicionales que se encuentran en el espacio (10) situado bajo la placa de soporte (9) están suspendidas de forma giratoria en la placa de soporte (9) o en el árbol (4) y/o alojadas de forma fija en otra placa de soporte adicional (29) situada bajo la placa de soporte (9).
7. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque las herramientas adicionales (12) son meros mecanismos mezcladores o bien herramientas de trituración con filos cortantes.
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones de la 1 a la 7, caracterizado porque para el espacio (26) situado sobre la placa de soporte (9) están previstos un dispositivo termométrico (30) y un dispositivo refrigerador (33), en particular un dispositivo de inyección de refrigerante.
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones de la 1 a la 7, caracterizado porque para el espacio (10) situado bajo la placa de soporte (9) están previstos un dispositivo termométrico (31) y un dispositivo refrigerador, en particular un dispositivo de inyección de refrigerante (32).
10. Dispositivo según una de las reivindicaciones de la 1 a la 9, caracterizado porque sobre el torbellino de material generado por las herramientas (21) en rotación en el recipiente colector (1) está previsto un dispositivo aspirador (34) para evacuar sustancias volátiles.
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