ES2318052T3

ES2318052T3 - Dispositivo para el llenado de un tornillo sin fin alojado en una carcasa y procedimiento para la operacion de un dispositivo de este tipo.

Info

Publication number: ES2318052T3
Application number: ES02778863T
Authority: ES
Inventors: Helmut Bacher; Helmuth Schulz; Georg Wendelin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-06-11
Filing date: 2002-06-06
Publication date: 2009-05-01
Anticipated expiration: 2022-06-06
Also published as: CA2449253A1; AT410298B; CA2449253C; KR100582221B1; DE50212868D1; US20080273417A1; ATA9022001A; CN1514768A; JP2004528212A; WO2002100624A1; TW529989B; KR20040014553A; MXPA03011357A; ZA200309576B; DK1395414T3; PT1395414E; BR0210352B1; AU2002345698B2; BR0210352A; US20040202744A1

Abstract

Dispositivo para el llenado de un tornillo sin fin alojado en una carcasa, especialmente de una extrusora para el tratamiento de material de plástico previamente triturado, especialmente PET, con lo cual la abertura de llenado de la carcasa del tornillo sin fin se encuentra unida en la dirección de flujo con la abertura de evacuación inferior de un depósito de recepción, que se encuentra en posición vertical y es estanco, al vacío, para el material a procesar y con lo cual en el depósito de recepción están previstas herramientas que debido a un accionamiento giran alrededor de un eje, especialmente de uno vertical, que actúan sobre el material introducido desde arriba, a través de una esclusa, en el depósito de recepción, caracterizado porque en el depósito de recepción (1), a la mitad de la altura del mismo y entre una parte interior superior (68) y una parte interior inferior (69) del depósito de recepción (1) se encuentra alojada al menos una herramienta (30) que gira rápidamente para generar un torbellino mezclador, con lo cual en la parte interior superior (68) el material de plástico procesado, especialmente PET, gira en forma de un torbellino mezclador mientras se le aporta energía y, en cambio, la parte interior inferior (69) forma un espacio de permanencia para que el material de plástico calentado que llega a su interior se pueda homogeneizar térmicamente, con lo cual, en este espacio de permanencia, las herramientas (31) que giran están conformadas puramente como herramientas de mezcla, sin mayor aportación de energía para evitar una aglutinación del material de plástico.

Description

Dispositivo para el llenado de un tornillo sin fin alojado en una carcasa y procedimento para la operación de un dispositivo de este tipo.

La presente invención hace referencia a un dispositivo para el llenado de un tornillo sin fin alojado en una carcasa, especialmente de una extrusora para el tratamiento de material de plástico previamente triturado, con lo cual la abertura de llenado de la carcasa del tornillo sin fin se encuentra unida en dirección de flujo con la abertura de evacuación inferior de un depósito de recepción, que se encuentra en posición vertical y es estanco, al vacío, para el material a procesar y con lo cual en el depósito de recepción están previstas herramientas que debido a un accionamiento giran alrededor de un eje, especialmente de uno vertical, que actúan sobre el material introducido desde arriba, a través de una esclusa, en el depósito de recepción. Por lo demás, la invención describe un procedimiento para la operación de un dispositivo de este tipo.

En el arte actual, los solicitantes de la presente invención conocen en la práctica de un dispositivo del tipo antes mencionado en forma de un embudo de vacío para máquinas para moldear por inyección o máquinas de extrusión. Pero una construcción como la mencionada no se puede utilizar para todos los tipos de plástico, especialmente no para los tipos de plástico que requieran un mayor tiempo de permanencia en el depósito de recepción, como es el caso del PET (tereftalato de polietileno), por ejemplo material molido de botellas, preformas de botellas, hojas o planchas. Generalmente, este material no está cristalizado previamente y necesita una temperatura determinada y una distribución homogénea, antes de que sea colocado en la carcasa del tornillo sin fin para su plastificación. Dispositivos de ese tipo se conocen, por ejemplo, de la WO 00/64654.

Es tarea de la presente invención, mejorar un dispositivo del tipo antes descrito para corresponder a los requisitos antes mencionados, es decir, que esos tipos especiales de plástico, especialmente el material PET molido, se procesen en el depósito de recepción de manera tal que el material sea introducido en la abertura de llenado de la carcasa del tornillo sin fin con la consistencia homogénea deseada. La presente invención resuelve esta tarea a través de la disposición en el depósito de recepción, en el centro de la altura del mismo y entre una parte interior superior y una parte interior inferior del depósito de recepción, de al menos una herramienta que gira rápidamente para generar un torbellino mezclador, con lo cual en la parte interior superior, el material de plástico procesado, especialmente PET, gira en forma de un torbellino mezclador, mientras se le aporta energía y en cambio, la parte interior inferior forma un espacio de permanencia para que el material de plástico calentado que llega a su interior se pueda homogeneizar térmicamente, con lo cual, en este espacio de permanencia, las herramientas que giran están conformadas puramente como herramientas de mezcla, sin mayor aportación de energía para evitar una aglutinación del material de plástico. La presente invención parte del conocimiento de que es difícil conducir, a través de la abertura de salida inferior del depósito de recepción del tornillo sin fin, al material procesado en el depósito de recepción con un tiempo de permanencia homogéneo. Los ensayos han demostrado que esta dificultad se puede superar si en el área superior del depósito de recepción se puede alcanzar, de manera relativamente rápida mediante las herramientas que giran en esta sección, la energía necesaria para alcanzar el rango de temperatura deseado del material. Esta energía aportada por las herramientas que giran es menor en el área inferior del depósito de recepción debido a que el tratamiento allí es menos intensivo, y esto ayuda a evitar sobrecalentamientos del material, aunque el material procesado permanezca, en general en el espacio interior inferior del depósito de recepción, por un tiempo de permanencia considerable. Este tiempo de permanencia garantiza una buena homogeneidad térmica del material que ingresa en la carcasa del tornillo sin fin y, de esta manera, una alta calidad del material conducido desde el tornillo sin fin hacia la siguiente fase de tratamiento, por ejemplo una extrusora. Mientras más largo sea el tiempo de permanencia promedio del material en el depósito de recepción, menor es la probabilidad de que se conduzca una partícula de plástico no precalentada, secada o cristalizada previamente lo suficiente hacia la carcasa del tornillo sin fin, lo cual es indeseable. El menor efecto que tienen las herramientas dispuestas en el área inferior del depósito de recepción también contribuye a que el material mezclado sea conducido sin dificultades, especialmente evitando la formación de grumos debido al propio aglutinamiento hacia la abertura de llenado de la carcasa del tornillo sin fin, que para tal fin, se encuentra conectada directamente al extremo de salida del depósito de recepción, pero que en casos especiales también puede estar unida mediante un manguito. La posibilidad de evacuación del depósito de recepción garantiza un mejor secado de un material eventualmente húmedo y mantiene alejado al oxígeno atmosférico del material precalentado, especialmente PET, de manera que este material se puede cristalizar previamente en la forma deseada y se puede alcanzar un alto valor de cristalización previa. De la manera descrita también se puede procesar un material plástico húmedo (con un porcentaje de humedad de hasta aproximadamente 5%), ya que en la parte interior superior del depósito se puede producir sin problemas el mayor rendimiento necesario para el secado, sin que exista el riesgo de un tratamiento no homogéneo del material de plástico.

Conforme a un perfeccionamiento de la presente invención, la herramienta que gira en el área central del depósito de recepción se aloja en el lado superior de un disco, cuyo borde se encuentra a poca distancia de la pared interior del depósito de recepción. En el marco de la presente invención esta distancia es al menos de 20 mm. A través de esta distancia se genera alrededor del borde del disco una abertura de pasada anular para el material de plástico procesado en la parte interior superior del depósito de recepción, a través de la cual ese material puede ir pasando poco a poco desde la parte interior superior hacia la parte interior inferior del depósito. La distancia conveniente para la formación de este paso anular depende del tipo de material de plástico procesado y también del grado de trituración del mismo. Mientras mayor es la densidad del material procesado, menor puede ser el tamaño del mencionado paso anular. Para poder adaptarse a distintas relaciones, en el marco de la presente invención, es conveniente si el tamaño de la distancia se puede ajustar, lo que desde el punto de vista constructivo se puede realizar sin problemas mediante un desplazamiento adecuado de las secciones del borde del disco.

La introducción del material procesado, que se encuentra en el depósito de recepción, hacia la abertura de introducción de la carcasa del tornillo sin fin se facilita si el depósito de recepción presenta una sección cilíndrica superior y una sección cónica inferior que se estrecha hasta la abertura de llenado de la carcasa del tornillo sin fin. Un modo constructivo de este tipo también presenta la ventaja de que las herramientas dispuestas en la sección cónica del depósito de recepción se acorten cada vez más desde arriba hacia abajo, de manera que si se conserva un efecto mezclador suficiente, el aporte de energía al material procesado se reduce en forma despreciable. Para ello es ventajoso si, en el marco de la presente invención, la herramienta que produce el torbellino mezclador se encuentre alojada en el área del extremo superior de la sección cónica, ya que esto favorece la formación del torbellino mezclador a través de las secciones de pared inclinadas.

Se ha comprobado, que las relaciones favorables de la altura de la sección cilíndrica hacia la altura de la sección cónica se encuentran en el margen entre 3:1 y 1:3.

Las herramientas dispuestas en la parte interior inferior del depósito de recepción son, como se ha mencionado, únicamente herramientas de mezclado. Esto también puede ser válido para las herramientas que generan el torbellino mezclador en la parte interior superior del depósito de recepción, ya que por lo general no es necesaria la trituración del material de plástico introducido en el depósito de recepción, que de todos modos la mayoría de las veces se ingresa en estado pretriturado. Sin embargo, si se lo desea, al menos una herramienta dispuesta en la sección superior del depósito de recepción puede estar conformada como herramienta de trituración, preferentemente dotada de cuchillas, especialmente si estas herramientas de trituración son sostenidas por el disco que separa a las dos partes interiores del depósito.

En cuanto a la construcción es ventajoso cerrar el depósito de recepción estanco al vacío con una tapa en la parte superior, que presente una abertura para la introducción del material y a la que esté conectada una cámara, que se puede cerrar arriba y abajo con válvulas que cierran estancas al vacío, especialmente compuertas, y a la que esté conectada un conducto de evacuación, con lo cual, al propio depósito de recepción se encuentra conectado un conducto de evacuación adicional. La cámara actúa como esclusa, que se puede evacuar, para el material que se debe introducir en el depósito de recepción, de manera que durante el llenado no ingrese oxígeno atmosférico al depósito de recepción. La tapa se puede utilizar para sostener al accionamiento, especialmente un accionamiento regulable, y eventualmente también a un engranaje. Un accionamiento de ese tipo permite modificar el número de revoluciones de las herramientas y de esta manera adecuarlas a las condiciones presentes en cada caso. Un ajuste más fino de las condiciones de trabajo deseadas en el depósito de recepción resulta, conforme a un perfeccionamiento de la invención, porque las herramientas alojadas en la sección inferior del depósito de recepción y las herramientas alojadas en la sección superior del depósito de recepción son accionadas por árboles coaxiales de manera independiente unas de otras. Con ello el objetivo perseguido se puede lograr de manera favorable, precisamente que no es otro que aportar la energía lo más rápido posible al material que se encuentra en la sección superior del depósito de recepción. Sin embargo, en el área inferior del depósito de recepción se busca homogeneizar térmicamente el material para conservar la temperatura de salida deseada en la abertura de salida del embudo de recepción, y para ello puede ser suficiente con un giro más lento, en comparación, de las herramientas.

Para lograr el efecto deseado es conveniente disponer, conforme a la invención, en la sección superior e inferior del depósito de recepción, al menos un sensor de temperatura en cada caso y controlar el proceso de trabajo dependiendo de los estados de calor, determinados por estos sensores de temperatura, del material procesado. Para evitar pérdidas de calor hacia el exterior, el depósito de recepción posee paredes termoaislantes. Otra posibilidad para influenciar las condiciones de temperatura en el depósito de recepción consiste en que el depósito de recepción posea al menos una sección de revestimiento de paredes dobles, cuyo espacio hueco esté conectado a un conducto para un medio de regulación de temperatura, que puede ser un líquido o un gas. De esta manera se puede acelerar, por ejemplo, el calentamiento del material que se encuentre en la sección superior del depósito de recepción mediante la conducción de energía térmica adicional a través del medio de regulación de temperatura, y/u obtener, a través del medio de regulación de temperatura, una refrigeración del material que se encuentre en la sección inferior del depósito de recepción.

Se ha demostrado que se pueden lograr relaciones de trabajo especialmente favorables, si el volumen utilizable del depósito de recepción corresponde como mínimo a la mitad, preferentemente a la totalidad o al triple del caudal del tornillo sin fin por hora. Para ello es conveniente, si todas las herramientas aportan al material de plástico procesado cada 100 kg de caudal del tornillo sin fin de la extrusora, una energía de mezclado de entre 3 a 12 kWh. Esto también es suficiente para el tratamiento de material de plástico húmedo. La mayor parte de esta energía de mezclado es aportada por las herramientas dispuestas en la parte interior superior del depósito de recepción.

El procedimiento conforme a la presente invención para la operación de un dispositivo conforme a la invención está caracterizado, porque la energía aportada al material que se encuentra en el depósito de recepción se regula ajustando el número de revoluciones de al menos uno de los árboles que soportan a las herramientas. De esta manera se pueden obtener resultados óptimos. Esta regulación del número de revoluciones de las herramientas tiene lugar, de manera conveniente, en dependencia de las temperaturas del material procesado, medidas en las secciones inferior y superior del depósito de recepción. Una atemperación, eventualmente adicional, del material de plástico procesado se puede obtener a través de la introducción de un medio de regulación de temperatura en al menos una de las herramientas. De manera alternativa o adicional, una atemperación del material que se encuentra en el depósito de recepción se puede realizar a través de la introducción de un medio de regulación de temperatura en el espacio hueco de al menos una de las secciones del revestimiento, conformado por paredes dobles, del depósito de recepción.

En el dibujo se representan esquemáticamente ejemplos de ejecución del objeto de la invención. La fig. 1 muestra una primera forma de ejecución en sección vertical. La fig. 2 es un corte según la línea II-II de la fig. 1. La fig. 3 muestra una segunda forma de ejecución en corte, similar a la fig. 1. La fig. 4 muestra un detalle en sección horizontal. La fig. 5 muestra una tercera forma de ejecución en sección vertical. La fig. 6 muestra una cuarta forma de ejecución en sección vertical. La fig. 7 es una sección vertical a lo largo de un detalle de una variante de ejecución de la fig. 6 y la fig. 8 es un corte según la línea VIII-VIII de la fig. 7. La fig. 9 muestra en corte, similar a las fig. 6 y 7, otra variante y la fig. 10 es un corte según la línea X-X de la fig. 9.

En el caso de la forma de ejecución conforme a las fig. 1 y 2 el dispositivo tiene un depósito de recepción 1, fijo en su lugar, para el material de plástico a procesar, y este está compuesto especialmente por material PET triturado previamente, es decir, granulado. Por lo general este material proviene de botellas trituradas, especialmente molidas, preformas de botellas, hojas o planchas de PET. El depósito de recepción vertical 1 posee un eje vertical 62 y tiene una sección superior 2, que esencialmente es cilíndrica, y una sección en forma de cono truncado 3 que se conecta a la parte inferior de la sección 2. Estas dos secciones 2, 3 limitan una parte interior superior 68 y una parte interior inferior 69 del depósito 1. Todo el depósito de recepción 1 tiene un gran volumen, para poder procesar grandes cantidades de material de manera que todas las partículas de material a procesar permanezcan por un tiempo determinado, lo suficientemente extendida, en el depósito de recepción 1, para estar lo suficientemente preacondicionado antes de que el material en cuestión ingrese desde la abertura de salida inferior 4 del depósito de recepción 1 hacia una abertura de llenado 5 estanca al vacío de la carcasa 6 de un tornillo sin fin 7. El volumen del depósito de recepción 1 se escoge, por ejemplo, de manera que el material que se encuentre allí alcance un tiempo de mecanización promedio a través del depósito 1 de aproximadamente una hora. La carcasa 6 forma, la mayoría de las veces, una extrusora con el tornillo sin fin 7, aquí puede tratarse de una extrusora monohusillo o de una extrusora de varios husillos. En la carcasa 6 el material conducido a través de la abertura de llenado 5 del tornillo sin fin 7 es plastificado por el tornillo sin fin 7 y de manera conocida es presionada a través de un cabezal de extrusión 8 para formar un hilo. En el cabezal de extrusión 8 puede estar conectado un dispositivo de granulado no representado u otra herramienta conformadora. Sin embargo, en el caso del tornillo sin fin 7 también se puede tratar de un simple tornillo sin fin de transporte o de dosificación, que conduzca el material transportado por él hacia un dispositivo de mecanización cualquiera, por ejemplo una extrusora. Convenientemente, la abertura de llenado 5 está conectada de manera directa y estanca al vacío con la abertura de llenado 4, sólo en casos especiales puede existir una conexión indirecta, por ejemplo, a través de un empalme de tubo estanco al vacío.

El tornillo sin fin 7 es accionado a través del eje 10 por un accionamiento no representado en la dirección de la flecha 9, que atraviesa un extremo estanco al vacío del lado frontal 11 de la carcasa 6 y está unido con giro continuo con el núcleo 12 de tornillo sin fin 7. Como se representa, este núcleo 12 puede tener distintos diámetros en el largo axial del tornillo sin fin 7. En el ejemplo de ejecución representado, el diámetro del núcleo aumenta hacia dos zonas de expansión 13, 14, respectivamente, delante de las cuales el material transportado es comprimido y plastificado, en cada caso, y luego es descargado de presión en una zona de reducción de la presión 13 o 14. A través de esta reducción de presión se pueden disolver inclusiones gaseosas contenidas en el material transportado por el tornillo sin fin 7 y estás pueden escapar de la carcasa 6 en la dirección de las flechas 17 a través de orificios de escape de gas 15 o 16. Convenientemente estos gases son recogidos y eventualmente conducidos al reciclaje. En la conexión a la segunda zona de reducción de la presión 14 el diámetro del núcleo del tornillo sin 12 fin aumenta nuevamente, de manera que el material transportado por el tornillo sin fin 7 alcanza al cabezal de extrusión 8, o a las toberas de salida dispuestas en su interior, en un estado suficiente de plastificación.

El material a procesar es conducido al depósito de recepción 1 a través de una cámara 18 (fig. 2) de una esclusa, que se puede evacuar, 60, que está diseñada de manera estanca al vacío y que para ello está prevista arriba y abajo con válvulas 19 o 20. Convenientemente estas válvulas 19, 20 están conformadas como válvulas de compuerta, cuyas placas de compuerta 21 o 22 atraviesan de manera estanca al vacío las paredes de la cámara 18 y mediante cilindros accionados, neumática o hidráulicamente 23, 24, se pueden mover hacia un lado y hacia el otro. A la abertura de llenado 25 de la cámara 18 está conectado el extremo de salida de un embudo 26, a través del cual el material transportado es introducido en el dispositivo. El extremo de salida inferior de la cámara 18 está conectado de manera estanca, al vacío, a una abertura 27 de una tapa 28, con la cual el depósito de recepción 1 está cerrado hacia arriba de manera estanca, al vacío. A esta tapa 28 está conectado un conducto de evacuación 29, a través del cual se puede evacuar el espacio interior del depósito de recepción 1. A través de otro conducto de evacuación 61 se puede evacuar la esclusa 60.

En el depósito de recepción 1 circulan herramientas 30, 31 conformadas como paletas radiales alrededor del eje vertical del depósito 62. Estas herramientas 30, 31 están fijadas a un árbol vertical 32 coaxial respecto del eje del depósito 62 y se pueden extender desde el mismo hacia fuera en una dirección esencialmente horizontal. El árbol 32 está alojado en la tapa 28 de manera estanca al vacío en el punto 33 y es accionado en su movimiento de giro a través de un motor 34, eventualmente a través de un engranaje 35. Las líneas guía para ello están identificadas con 36. Las herramientas 30 están alojadas en el área de la altura del depósito de recepción 1, en la que la sección inferior en forma de embudo 3 se une con la sección superior cilíndrica 2. Estas herramientas 30 se extienden casi hasta la pared de la sección 2 del depósito de recepción 1 y por ello, con su alta velocidad periférica, provocan una remoción intensiva del material introducido en el depósito de recepción 1. En caso necesario estas herramientas 30 pueden estar equipadas con cuchillas 70, de manera que el material procesado también sea triturado. En el caso de este procesamiento el material que se encuentra en la parte interior superior 68 del depósito de recepción 1 es revuelto en forma de un torbellino mezclador 71. La energía empleada para ello se transmite en su mayoría como energía térmica al material procesado y de esta manera lo calienta. Como se puede observar, las herramientas 31 que se encuentran en la parte interior inferior 69 del depósito de recepción son más cortas que las herramientas 30 alojadas en la sección cilíndrica superior 2 del depósito de recepción 1. Por ello, debido a su velocidad periférica menor, las herramientas inferiores 31 aportan menos energía al material procesado que las herramientas superiores 30. Por ello, en la sección superior 2 del depósito de recepción 1 tiene lugar un aporte rápido de energía para calentar el material de plástico frío que ingresa desde arriba, el cual gracias a la evacuación, que tiene lugar gracias al tornillo sin fin 7 a través de la abertura de salida 4, paulatinamente desciende y alcanza el área de las herramientas más cortas 31. Estas herramientas 31 sólo mezclan el material de plástico que se encuentra en su área, por ello la parte interior inferior 69 del depósito 1 forma un espacio de permanencia para el material procesado y calentado, en el que se realiza una compensación de todas las eventuales inhomogeneidades térmicas. Al mismo tiempo se evita una aglutinación del material de plástico calentado. Especialmente cuando la parte interior inferior 69 del depósito de recepción 1 es más alta que la parte interior superior 68, el tiempo de permanencia deseado, que es considerable, del material de plástico procesado y revuelto tiene lugar en la parte interior 69. Convenientemente las relaciones se presentan de manera que todo el volumen utilizable del depósito de recepción 1 corresponda como mínimo al caudal que el tornillo sin fin 7 produce en media hora. Las temperaturas del material de plástico procesado en las secciones 2 y 3 del depósito de recepción 1 son supervisadas convenientemente a través de sensores de temperatura 37 o 38, a los que se encuentran conectadas las líneas que conducen a una unidad de control no representada, a través de la cual se emiten señales de mando adecuadas a las líneas guía 36 del motor 34. Los extremos 39 de las herramientas 31, que en sentido hacia abajo cada vez se vuelven más cortas, pueden estas achaflanadas, como se muestra en la fig. 2, para adaptarse a la forma de embudo de la sección del depósito 3. De manera conveniente, las herramientas 31 son muy delgadas para aportar, en lo posible, poca energía al material.

Eventualmente, las barras que se extienden hacia afuera desde el árbol 32 de las herramientas superiores 30 también pueden estar previstas con palas mezcladoras, para aumentar el efecto de fricción sobre el material que se encuentra en el depósito 1 y de esta manera reforzar la transmisión de energía al material procesado.

Para evitar pérdidas de calor hacia afuera, las paredes del revestimiento 42, y de manera conveniente también la tapa del depósito de recepción 1, se encuentran aisladas térmicamente.

En la variante de ejecución conforme a las fig. 3 y 4, las herramientas 30 o 31, alojadas en la sección superior 2 y en la sección inferior 3 del depósito de recepción 1, pueden ser accionadas de manera independiente unas de otras. Para ello las herramientas 31 se encuentran sujetas a un árbol central 32 y las herramientas 30 a un árbol hueco 43 que rodea a este árbol 32 de manera coaxial. Los dos árboles 32, 43 son accionados a través de coronas dentadas 44 o 45 de dos engranajes 35, que pueden ser accionados, ambos, por un motor común 34. Ambos engranajes 35, 46 se pueden regular, a través de líneas guía no representadas, de manera conveniente dependiendo de las temperaturas del material procesado, medidas a través de los sensores de temperatura 37, 38 (fig. 1, 2). El motor 34 y los engranajes 35, 46 pueden ser soportados por la tapa 28.

Las herramientas superiores 30 se encuentran conformadas aquí por un disco 72, que en su perímetro exterior aloja a las cuchillas 70. Este disco puede girar en la misma dirección que las herramientas 31 (flecha 41, fig. 4) que se encuentran en la parte interior inferior 69 del depósito de recepción 1. Sin embargo, ambos árboles de accionamiento 32, 43 ofrecen la posibilidad de seleccionar direcciones de giro diferentes.

La fig. 4 muestra una forma especialmente conveniente de las herramientas 31 para la sección inferior 3 del depósito 1. Como se puede observar, las herramientas 31 poseen una forma curvada hacia su dirección de giro (flecha 41) para transportar el material a procesar desde el borde exterior hacia el centro, lo que ofrece como resultado un efecto de mezclado especial.

Se puede lograr una influencia adicional de las relaciones de temperatura en las dos secciones de depósito 2, 3 si el atemperado del material que se encuentra en las respectivas secciones 2 o 3 se realiza a través de espacios huecos 47 de las herramientas 30 o 31. A estos espacios huecos 47 se encuentran conectadas líneas de alimentación 48, a través de las que se introduce un medio de regulación de temperatura en los espacios huecos 47. A través de acoplamientos rotatorios adecuados tiene lugar la introducción del medio de regulación de temperatura en las líneas de alimentación 48, desde las fuentes 49 previstas para ello. El medio de regulación de temperatura no debe ser igual para todas las herramientas 30 y 31; es posible, por ejemplo, calentar adicionalmente al disco 72 que forma las herramientas 30 mediante el medio de regulación de temperatura para llevar el material procesado por este, o por las cuchillas 70, rápidamente a la temperatura deseada, mientras por el contrario, las herramientas 31 se enfrían a través de otro medio de regulación de temperatura o de un medio de regulación de temperatura que se encuentre a otra temperatura. Las temperaturas de los medios de regulación de temperatura conducidos a las herramientas 30, 31 se pueden regular de manera adecuada.

Otra posibilidad para influenciar la temperatura del material que se encuentre en el depósito de recepción 1, deriva de la atemperación del espacio interior del depósito de recepción 1 a través de una conformación de paredes dobles de su revestimiento 42. Esto se representa en la fig. 3, con lo cual, el espacio hueco 52 que se encuentra entre las dos paredes 50, 51 del revestimiento 42 se encuentra subdividido por paredes intermedias 53 en dos secciones enfrentadas 54, 55, que en cada caso están conectadas a un conducto 56 u 81 para la alimentación o la evacuación de un medio de regulación de temperatura, que puede ser un gas o un líquido. Ambos conductos 56 están conectadas a una fuente 59 para el medio de regulación de temperatura a través de las unidades de mando 57 o 58. Eventualmente, distintas fuentes de medio de regulación de temperatura pueden alimentar a las dos unidades de mando 57, 58. Las unidades de mando 57, 58 pueden regular la cantidad y/o la temperatura del medio de regulación de temperatura correspondiente y pueden ser influenciadas por los sensores de temperatura 37, 38 (fig. 1, 2). Como se puede observar, con la selección del lugar de la pared intermedia 53 se puede influenciar el comportamiento de la temperatura en las dos secciones 2, 3 del depósito de recepción 1. Por ello, las paredes intermedias 53 pueden, pero no deben, estar alojadas en la zona de transición entre la sección de forma de embudo 3 y la sección cilíndrica superior 2.

Entre el borde del disco 72 y la pared interior 51 del depósito de recepción 1 se conforma un paso anular 73, cuyo ancho por lo general es de al menos 20 mm, de manera que el material que circula y se calienta en la parte interior 68 puede pasar paulatinamente a la parte interior inferior 69 del depósito de recepción 1. Para evitar que el material procesado penetre demasiado rápido a través de ese paso anular 73, el ancho del mismo no debe ser demasiado grande, generalmente es menor a 30 mm. Es posible una adecuación a las diferentes consistencias del material procesado, si el ancho de este paso anular 73 se puede modificar. Para ello el disco 72 o la pared interior del depósito puede estar conformada de manera tal, que las secciones de borde correspondientes del disco 72 o la pared, se puedan desplazar en dirección radial.

La capacidad utilizable, en kilogramos, del material a procesar del depósito de recepción de gran volumen 1, corresponde como mínimo a la mitad, de manera conveniente a la totalidad o al triple del caudal en kilogramos del tornillo sin fin 7. El accionamiento (motor 34) para las herramientas superiores 30 aporta al material a procesar, de manera conveniente, 3 a 12 kWh de energía de mezclado cada 100 kg/h de caudal del tornillo sin fin. Estos ejemplos de condiciones de trabajo han demostrado ser favorables, pero las condiciones de trabajo particulares dependen de la consistencia y el estado detallado del material ingresado, en cada caso, en el depósito de recepción 1.

El árbol 32 (o también el árbol hueco 43) no debe de estar dispuesto necesariamente de manera exactamente vertical, son posibles posiciones inclinadas. Sin embargo, mientras más inclinado esté el árbol, el material que se encuentre en el depósito de recepción 1 será transportado en mayor medida hacia arriba o hacia abajo. Generalmente, en la parte interior inferior 69 no se desea un transporte de este tipo en dirección vertical, ya que allí el material sólo debe ser mezclado y no calentado.

En las formas de ejecución conforme a las fig. 1 a 4 el llenado de la carcasa 6 del tornillo sin fin 7 se realiza en dirección radial, en relación al eje 63 del tornillo sin fin 7. El eje 62 del depósito de recepción 1 coincide con esta dirección radial. Además, la carcasa 6 del tornillo sin fin 7 puede ser llenada con material desde la parte frontal del depósito de recepción 1. Como se muestra en la fig. 5, también es posible una conexión tangencial de la carcasa 6 al depósito de recepción 1, de manera que el eje de depósito 62 transcurra en la distancia a por el eje del tornillo sin fin 63. Esto hace posible dividir el árbol que soporta a las herramientas 30, 31 y accionar desde arriba o desde abajo, en cada caso, por un motor regulable 34 o 66, a las dos secciones de árbol 64, 65. Para ello es conveniente conformar el extremo inferior de la sección superior de árbol 64 como un manguito 67 que envuelva a la sección inferior de árbol 65, de manera que las dos secciones de árbol 64, 65 estén centradas y alojadas de manera relativa una a la otra. Esta conexión tangencial de la carcasa del tornillo sin fin 6 en el depósito 1 también hace posible lograr un llenado completo del tornillo sin fin 6 a través de las herramientas 31, que giran alrededor del árbol vertical 62 y que están dispuestas en el área de la abertura de salida lateral del depósito 1 o de la abertura de llenado 5 de la carcasa del tornillo sin fin.

En esta forma de ejecución las herramientas 30 también están formadas como cuchillas 70 alojadas en un disco 72. Este disco 72 está dispuesto un poco más profundo que el borde superior de la sección inferior del depósito en forma de embudo 3. Esto favorece la formación del torbellino mezclador 71, ya que el material procesado por las cuchillas 70 es expulsado del disco 72 en dirección radial y llega a las partes de la pared de revestimiento dispuesta de forma inclinada de la sección de depósito 3, de manera que el material que choca recibe un impulso de movimiento hacia arriba.

En la forma de ejecución conforme a la fig. 6 el disco 72, que aloja a las cuchillas 70, se encuentra aproximadamente a la mitad de la altura del depósito de recepción 1 y considerablemente más abajo de la línea de transición entre las dos secciones de depósito 2, 3. Como se mencionó antes, las herramientas 31 dispuestas debajo del disco 30 sólo mezclan el material procesado, pero no le otorgan un torbellino mezclador, de manera que en la parte interior 69 resulta un material "espejo" 40 casi plano.

El extremo inferior de la parte del depósito con forma de embudo 3 desemboca en la abertura de llenado 5 de un tornillo sin fin de extrusor 7, que es accionado a través de un engranaje 74 con un motor 75. Una rosca hermética 76 impide la salida del material procesado en el extremo del lado del accionamiento del tornillo sin fin 7.

Como muestran las fig. 7 y 8, el depósito de recepción 1 puede desembocar abajo en la abertura de llenado 79 de un agrupamiento de tornillos sin fin de dosificación 77, que por ejemplo presente dos tornillos sin fin de dosificación 78 dispuestos paralelamente uno del otro y accionados por un motor común 75. Este agrupamiento de tornillos sin fin de dosificación transporta el material hacia una abertura de llenado 5, dispuesta de manera radial, de un tornillo sin fin de extrusión 7.

Las fig. 9 y 10 muestran una variante de lo mencionado. Aquí, el tornillo sin fin de dosificación doble 78 transporta el material, que le es conducido a través del depósito de recepción 1, hacia una cuba 80, en la que cae desde arriba hacia el tornillo sin fin de extrusión.

A través de los ejemplos de ejecución descritos se puede lograr un tiempo de permanencia promedio de al menos media hora para cada partícula pretriturada de plástico introducida en el depósito 1. Este tiempo de permanencia se calcula desde el ingreso de la partícula de plástico en la esclusa superior 60 hasta la salida del depósito 1 a través de la abertura de salida 4.

La abertura de salida 4 del depósito 1 también puede conducir el material a una instalación de otro tipo que las representadas, por ejemplo, a través de un aparato de transporte hacia un silo o una instalación para un tratamiento posterior de cualquier otro tipo, también hacia un aparato de dosificación.

Claims

1. Dispositivo para el llenado de un tornillo sin fin alojado en una carcasa, especialmente de una extrusora para el tratamiento de material de plástico previamente triturado, especialmente PET, con lo cual la abertura de llenado de la carcasa del tornillo sin fin se encuentra unida en la dirección de flujo con la abertura de evacuación inferior de un depósito de recepción, que se encuentra en posición vertical y es estanco, al vacío, para el material a procesar y con lo cual en el depósito de recepción están previstas herramientas que debido a un accionamiento giran alrededor de un eje, especialmente de uno vertical, que actúan sobre el material introducido desde arriba, a través de una esclusa, en el depósito de recepción, caracterizado porque en el depósito de recepción (1), a la mitad de la altura del mismo y entre una parte interior superior (68) y una parte interior inferior (69) del depósito de recepción (1) se encuentra alojada al menos una herramienta (30) que gira rápidamente para generar un torbellino mezclador, con lo cual en la parte interior superior (68) el material de plástico procesado, especialmente PET, gira en forma de un torbellino mezclador mientras se le aporta energía y, en cambio, la parte interior inferior (69) forma un espacio de permanencia para que el material de plástico calentado que llega a su interior se pueda homogeneizar térmicamente, con lo cual, en este espacio de permanencia, las herramientas (31) que giran están conformadas puramente como herramientas de mezcla, sin mayor aportación de energía para evitar una aglutinación del material de plástico.

2. Dispositivo conforme a la reivindicación 1, caracterizado porque la herramienta que gira en el área central del depósito de recepción (1) se aloja en el lado superior de un disco (72), cuyo borde se encuentra a poca distancia de la pared interior del depósito de recepción (1).

3. Dispositivo conforme a la reivindicación 2, caracterizado porque la distancia es de entre 20 mm y 30 mm.

4. Dispositivo conforme a la reivindicación 2 o 3, caracterizado porque el tamaño de la distancia se puede ajustar.

5. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el depósito de recepción (1) presenta una sección cilíndrica superior y una sección cónica inferior (3) que se estrecha hasta la abertura de llenado (5) de la carcasa del tornillo sin fin (6).

6. Dispositivo conforme a la reivindicación 5, caracterizado porque la herramienta (30) que produce el torbellino mezclador (71), eventualmente un agrupamiento de trituración, se encuentra alojada en el área del extremo superior de la sección cónica (3).

7. Dispositivo conforme a la reivindicación 5 o 6, caracterizado porque la altura de la sección cilíndrica (2) del depósito de recepción tiene el mismo comportamiento si la relación respecto de la altura de la sección cónica (3) es de 3:1 hasta 1:3.

8. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque las herramientas (31) que se encuentran en la parte interior inferior (69) del depósito de recepción (1) se extienden menos desde su árbol (32) que en la parte interior superior (2) del depósito de recepción (1).

9. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque las herramientas (31) en la parte interior inferior (69) del depósito de recepción (1) están conformadas como palas mezcladoras curvadas.

10. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el depósito de recepción (1) está cerrado en la parte superior de manera estanca, al vacío, con una tapa (28), que presenta una abertura (27) para la introducción del material y a la que está conectada una cámara (18), que se puede cerrar arriba y abajo con válvulas que cierran estancas al vacío (19, 20), especialmente compuertas (21, 22), y a la que está conectada un conducto de evacuación (61), con lo cual al depósito de recepción (1) está conectado un conducto de evacuación adicional (29).

11. Dispositivo conforme a la reivindicación 10, caracterizado porque la tapa (28) soporta el accionamiento (34), especialmente un accionamiento regulable, y eventualmente también un engranaje (35) para las herramientas (30, 31).

12. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque las herramientas alojadas en la parte interior inferior (69) del depósito de recepción (1) y las herramientas alojadas en la parte interior superior (2) del depósito de recepción (1) son accionadas por árboles coaxiales (32, 43) de manera independiente unas de otras.

13. Dispositivo conforme a la reivindicación 12, caracterizado porque las herramientas (31) alojadas en la parte interior inferior (69) del depósito de recepción (1) giran con menor velocidad que las herramientas (30) alojadas en la parte interior superior (68) del depósito de recepción (1).

14. Dispositivo conforme a la reivindicación 12 o 13, caracterizado porque las herramientas alojadas en la parte interior superior (68) del depósito de recepción (1) son soportadas por un árbol hueco (43), que rodea al árbol (32) que soporta a las herramientas (31) alojadas en la parte interior inferior (69) del depósito de recepción (1), con lo cual ambos árboles (32, 43) son accionados por accionamientos dispuestos en sus extremos superiores.

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15. Dispositivo conforme a la reivindicación 12 o 13, caracterizado porque un árbol (32) es accionado por un accionamiento dispuesto en su extremo superior, el otro árbol (43), en cambio, es accionado por un accionamiento dispuesto en su extremo inferior.

16. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque la abertura de salida (4) del depósito de recepción (1) está conectado de manera tangencial a la carcasa (6) del tornillo sin fin (7).

17. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque en la parte interior superiores (68) del depósito de recepción (1) y en la parte interior inferior (69) del depósito de recepción (1) se encuentra alojado en cada caso, al menos un sensor de temperatura (37 o 38).

18. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque el depósito de recepción (1) posee un revestimiento termoaislante (42).

19. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizado porque el depósito de recepción (1) posee al menos una sección cuyo revestimiento (42) está conformada por paredes dobles, con lo cual el espacio hueco (52) que se encuentra entre las dos paredes está conectado a un conducto (56) para un medio de regulación de temperatura.

20. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizado porque al menos una herramienta (30, 31) posee un espacio hueco (47) para la introducción de un medio de regulación de temperatura.

21. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 1 a 20, caracterizado porque al menos una de las herramientas (30) que generan el torbellino mezclador en la parte interior superior (68) del depósito de recepción (1) se encuentra conformada como herramienta de trituración, preferentemente prevista de cuchillas.

22. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 1 a 21, caracterizado porque el volumen utilizable del depósito de recepción (1) corresponde como mínimo a la mitad, preferentemente a la totalidad o al triple del caudal del tornillo sin fin (7) por hora.

23. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 1 a 22, caracterizado porque las herramientas (30) dispuestas en la parte interior superior (68) del depósito de recepción (1) aportan al material de plástico a procesar un calor de mezcla de 3 hasta 12 kWh por cada 100 kg/h de caudal del tornillo sin fin (7).

24. Procedimiento para la operación de un dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 1 a 23, caracterizado porque la energía aportada al material que se encuentra en el depósito de recepción (1) se regula ajustando el número de revoluciones de al menos uno de los árboles (32 o 43) que soportan a las herramientas.

25. Procedimiento conforme a la reivindicación 24, caracterizado porque la regulación del número de revoluciones del árbol (32, 43) se realiza en dependencia de la temperatura medida en la sección inferior y/o superior (3 o 2) del depósito de recepción (1).

26. Procedimiento conforme a la reivindicación 24 o 25, caracterizado porque una atemperación, eventualmente adicional, del material de plástico procesado se puede obtener a través de la introducción de un medio de regulación de temperatura en al menos una de las herramientas (30, 31).

27. Procedimiento conforme a una de las reivindicaciones 24 a 26, caracterizado porque una atemperación, eventualmente adicional, del material que se encuentra en el depósito de recepción (1) se puede realizar a través de la introducción de un medio de regulación de temperatura en el espacio hueco (52) de, al menos, una de las secciones del revestimiento (42), conformado por paredes dobles, del depósito de recepción (1).