ES2318526T3 - Cabezal de soplado de laminas para la fabricacion de laminas tubulares. - Google Patents

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Abstract

Cabezal de soplado de láminas (1) para la fabricación de láminas tubulares de una o varias capas a partir de plástico termoplástico, que comprende - un dispositivo de alimentación de masa fundida (13), - varios canales de masa fundida (9, 10, 11) en forma de paso anular dispuestos concéntricamente alrededor del eje central del cabezal de soplado de láminas (1), con distribuidores helicoidales (6, 7, 8) dispuestos en su pared de limitación, estando previsto el distribuidor helicoidal (8) del canal de masa fundida interior (9) en la pared de limitación situada hacia el interior respecto al eje central del cabezal de soplado de láminas y estando dispuesto el distribuidor helicoidal (6) del canal de masa fundida exterior (11) en la pared de limitación situada hacia el exterior respecto al eje central del cabezal de soplado de láminas, - varios distribuidores primarios que dividen la masa fundida procedente del dispositivo de alimentación de masa fundida (13) en varias corrientes individuales que desembocan después en los distribuidores helicoidales (6, 7, 8) - y una única tobera de paso anular (12) en la que desembocan los canales de masa fundida (9, 10, 11).

Description

Cabezal de soplado de láminas para la fabricación de láminas tubulares.
La invención se refiere a cabezales de soplado de láminas para la fabricación de láminas tubulares de una o varias capas según el preámbulo de la reivindicación 1.
Se conocen cabezales de soplado de láminas genéricos. Los cabezales de soplado de láminas para la fabricación de láminas tubulares de una sola capa constan de una espiga central y de una camisa que la rodea concéntricamente. Entre la camisa y la espiga se encuentra un paso anular a través del cual se transporta la masa fundida hacia la tobera de paso anular. La espiga está provista, en su superficie lateral exterior, de una o varias ranuras helicoidales, el distribuidor helicoidal. La profundidad de las ranuras decrece desde el punto en que comienza el paso anular hacia la tobera de paso anular. La masa fundida de plástico es llevada a través de uno o varios dispositivos de alimentación de masa fundida hacia las zonas iniciales de las ranuras del distribuidor helicoidal, de manera que una parte de la masa fundida es transportada por las hélices del cabezal de soplado en dirección a la tobera de paso anular. Debido a que la profundidad de las ranuras decrece, se transporta cada vez más masa fundida en dirección axial venciendo los nervios que separan las ranuras (véase el documento DE 19924540 C1 o DE 2306834).
Los cabezales de soplado de láminas para láminas tubulares de múltiples capas difieren de los que se usan para láminas tubulares de una sola capa en que la espiga central está rodeada coaxialmente por varios elementos anulares. Las piezas insertadas presentan distribuidores helicoidales en sus superficies laterales exteriores. Entre las diferentes piezas insertadas están configurados pasos anulares. Los diferentes pasos anulares se juntan delante de la tobera de paso anular. Las hélices de distribución de los distintos elementos anulares están conectadas igualmente con uno o varios dispositivos de alimentación de masa fundida para su abastecimiento con masa fundida (véase el documento DE 2320687 o DE 19521026).
En el documento EP 1055504 B1 se describe otra forma de realización de un cabezal de soplado de láminas para láminas tubulares de múltiples capas. En esta variante, las piezas insertadas están configuradas en forma de cono y se disponen una sobre otra, estando incorporados en las camisas interiores o exteriores de las piezas insertadas cónicas dos canales en espiral de sentido opuesto con una profundidad que decrece hacia la desembocadura.
En el documento DE 20307412 U1 se describe otra variante de construcción de un cabezal de soplado de láminas. En este caso, los distribuidores helicoidales están incorporados tanto en la pared de limitación interior como en la pared de limitación exterior del al menos un canal de masa fundida. De este modo se previenen las impurezas por picaduras en las láminas. Las hélices de las paredes de limitación interior y exterior de los canales de masa fundida pueden estar dispuestas de forma congruente o desplazadas unas respecto a otras.
En el documento JP 56067223 se describe otra variante. En este caso, los distribuidores helicoidales están dispuestos en las paredes de limitación interiores y exteriores.
El distribuidor helicoidal tiene la función de distribuir la masa fundida homogéneamente en el paso anular. Mediante distribuidores primarios la masa fundida se divide en varias corrientes individuales que desembocan en los canales de los distribuidores helicoidales. La corriente de masa fundida que fluye por las hélices se sigue dividiendo: en una parte tangencial, que sigue el recorrido de las hélices, y en una parte axial, que fluye por el paso entre dos elementos anulares en dirección a la tobera de paso anular venciendo el nervio presente entre dos hélices. Por lo tanto, en cada punto del perímetro del paso anular de salida fluye masa fundida que procede de un solapamiento de las corrientes de masa fundida axiales y tangenciales de todos los canales de distribución. Estas dos componentes cinéticas hacen que las masas fundidas de canales helicoidales adyacentes no sólo se toquen ligeramente sino que se solapen con una superficie de contacto grande. Puesto que en este sistema no se producen costuras de unión, se puede alcanzar así una alta homogeneidad térmica además de la homogeneidad mecánica deseada. Al final del distribuidor helicoidal, la corriente radial en los canales se ha convertido totalmente en una corriente axial que se dirige a la tobera de paso anular.
Para que se ajuste una corriente helicoidal axial debe estar especificado un paso inicial a la altura de la zona inicial del distribuidor helicoidal. Una parte de la masa fundida fluye aquí bruscamente de la zona inicial del canal helicoidal al paso anular. El plástico fluye a lo largo del borde inicial condicionado por la producción, de modo que se orienta y se corta especialmente. Esta rápida corriente de masa fundida que fluye en dirección axial desplaza zonas de masa fundida del canal superior, generándose una marcada zona límite entre las corrientes de masa fundida, las denominadas estrías helicoidales o "portlines". Esto tiene efectos negativos sobre la calidad del tubo flexible laminar. Los plásticos poseen un efecto de memoria, por lo que un punto con una historia especial (en cuanto a solicitación, temperatura, etc.) se manifiesta en la lámina como estría turbia o zona ondulada.
El objetivo de la invención es crear un cabezal de soplado de láminas del tipo mencionado al principio que permita fabricar tubos flexibles laminares soplados sin que se generen zonas límite marcadas entre las corrientes axiales de masa fundida que se manifiesten en la lámina como estrías turbias o zonas onduladas.
El objetivo se alcanza mediante un cabezal de soplado de láminas con las características de la reivindicación 1. En las reivindicaciones secundarias se indican configuraciones convenientes y variantes ventajosas de la invención.
Se ha observado que en el caso de los cabezales de soplado para láminas de múltiples capas cuyo distribuidor helicoidal está dispuesto en la camisa exterior de la espiga y de los elementos anulares sólo aparecen estrías turbias (portlines) o zonas onduladas en la capa exterior del tubo flexible laminar soplado.
En una lámina tubular de 3 capas, por ejemplo, las capas individuales se forman según el mismo modo de proceder. En este caso, el cabezal de soplado de láminas posee tres pasos anulares dispuestos concéntricamente. La masa fundida fluye desde el distribuidor helicoidal, que se encuentra en la pared de limitación interior del canal de masa fundida correspondiente, hacia el paso anular. Después, las masas fundidas se reúnen en el canal de salida. Después de combinarse las tres capas individuales, todas las zonas de masa fundida dañadas de las capas interior y central están totalmente incorporadas en la masa fundida. En este estado, las moléculas de plástico sufren diversos procesos de compensación y relajación. Sólo la masa fundida dañada de la capa exterior de la lámina permanece siempre en contacto con la superficie metálica de la carcasa del cabezal de soplado. Allí no puede producirse una homogeneización, y la historia de flujo se hace visible en la lámina tras salir de la tobera.
La combinación crítica en un cabezal de soplado es, por lo tanto, el paso existente entre el nervio del elemento anular exterior y la superficie opuesta cilíndrica de la carcasa. Para incorporar también las zonas de descarga de las hélices exteriores en la combinación de masas fundidas, este distribuidor helicoidal prácticamente se invierte. Los canales en forma de espiral, el distribuidor helicoidal, ya no se integran en la superficie lateral exterior del elemento anular exterior sino en la superficie lateral interior de la carcasa. La descarga de las hélices se produce ahora hacia la cara interior, que a continuación entra en contacto con la masa fundida de las otras capas. De este modo se logra que después de combinarse las capas individuales, las zonas de masa fundida dañadas de las capas interior, central y exterior estén incorporadas totalmente en la masa fundida. Así pues, es posible extruir una lámina sin estrías turbias (portlines) ni zonas onduladas.
La realización de una descarga de las hélices sin la combinación de paso/ pared de limitación, descargando sólo canales en espiral y semicirculares opuestos por disminución de la profundidad de los canales, no lleva a ningún resultado positivo.
Las características de un distribuidor helicoidal correctamente diseñado, como, por ejemplo, las muy buenas tolerancias de las láminas, la autolimpieza, etc., no se pierden con la configuración de acuerdo con la invención del cabezal de soplado de láminas.
Otras peculiaridades y ventajas de la invención resultan de la descripción siguiente de un ejemplo de realización mediante el dibujo:
Figura 1
Sección parcial de un cabezal de soplado de láminas
En la figura 1 se representa una sección parcial de un cabezal de soplado de láminas de acuerdo con la invención en una forma de realización preferida. Se trata de un cabezal de soplado para la fabricación de una lámina tubular de tres capas.
El cabezal de soplado de láminas (1) comprende una espiga (3) cilíndrica interior que está rodeada concéntricamente por un primer elemento anular (5) que a su vez está rodeado por un segundo elemento anular (4). Este segundo elemento anular (4) es rodeado concéntricamente por un tercer elemento anular, en este caso la carcasa (2). Entre la espiga (3) y el elemento anular interior (5), entre el elemento anular interior (5) y el segundo elemento anular (4), así como entre el segundo elemento anular (4) y la carcasa (2) está configurado en cada caso un paso anular (9, 10, 11), el canal de masa fundida, que se ensancha hacia la tobera de paso anular (12). Los pasos anulares (9, 10, 11) se reúnen en un solo paso delante de la tobera de paso anular (12).
La espiga (3) presenta, en su superficie lateral exterior, un distribuidor helicoidal (8). La profundidad de las hélices disminuye en dirección a la tobera de paso anular (12). El distribuidor helicoidal consta de una o varias ranuras integradas en espiral en el elemento de construcción correspondiente. El elemento anular interior (5) presenta igualmente un distribuidor helicoidal (7) en su superficie lateral exterior. El segundo elemento anular (4) no presenta ningún distribuidor helicoidal. En la camisa interior de la carcasa (2) está integrado otro distribuidor helicoidal (6).
La masa fundida es transportada a través del conducto de alimentación de masa fundida (13) al cabezal de soplado de láminas (1), en el que es llevada, a través de diferentes distribuidores no representados, al punto en que comienzan los distribuidores helicoidales (6, 7, 8). Desde el punto en que comienzan las hélices la masa fundida se distribuye, por una parte, en dirección tangencial por las hélices a lo largo del perímetro del paso anular (9, 10, 11) y, por otra, en dirección axial por el paso anular (9, 10, 11) entre el distribuidor helicoidal y la pared de limitación cilíndrica llana del elemento anular adyacente. Hacia el extremo superior del paso anular, la componente tangencial disminuye debido a la profundidad decreciente de las ranuras del distribuidor helicoidal y debido a que el paso anular se ensancha, con ello, hacia la tobera de paso anular, mientras que la componente axial aumenta cada vez más. Las corrientes de masa fundida individuales se reúnen delante de la tobera de paso anular y se extraen del cabezal de soplado de láminas en forma de una lámina.
Puesto que la descarga de las hélices de las capas situadas en el exterior del tubo flexible laminar, es decir, las capas interior y exterior, que a continuación entran en contacto con la masa fundida de las otras capas, se efectúa en dirección al centro del tubo flexible laminar, se puede realizar la fabricación de una lámina sin estrías ni zonas onduladas.
Si se ha de prever un cabezal de soplado de láminas de acuerdo con la invención para láminas tubulares de múltiples capas con más de 3 capas, se disponen entre el elemento anular exterior y el interior de forma correspondiente elementos anulares adicionales, estando dispuesto el distribuidor helicoidal del canal de masa fundida interior en la pared de limitación situada hacia el interior respecto al eje central del cabezal de soplado de láminas y estando integrado el distribuidor helicoidal del canal de masa fundida más exterior en la pared de limitación situada hacia el exterior respecto al eje central del cabezal de soplado de láminas. Si, por el contrario, el cabezal de soplado de láminas debe preverse para la fabricación de láminas tubulares de una sola capa, el cabezal de soplado de láminas consta de una espiga con un distribuidor helicoidal en el perímetro exterior, un elemento anular sin distribuidor helicoidal y una carcasa con un distribuidor helicoidal en la camisa interior.
Los cabezales de soplado de láminas previstos para la fabricación de tubos flexibles laminares en los que ha de evitarse la formación de estrías helicoidales, estrías turbias o zonas onduladas se construyen de tal manera, que los distribuidores helicoidales exteriores estén dirigidos hacia las superficies interior y exterior del tubo flexible laminar que se ha de fabricar.
La invención no está limitada al ejemplo de realización antes descrito y representado en el dibujo. Así, el cabezal de soplado de láminas puede estar dotado de espiga, un elemento anular y carcasa, pero también de varios elementos anulares, dependiendo del número de capas deseado para el tubo flexible laminar. Los distribuidores helicoidales de los canales de masa fundida centrales pueden estar dispuestos opcionalmente en la pared de limitación interior o exterior del canal de masa fundida correspondiente.
Lista de símbolos de referencia
1
Cabezal de soplado de láminas
2
Elemento anular, en este caso carcasa
3
Espiga
4, 5
Elemento anular
6, 7, 8
Distribuidor helicoidal
9, 10, 11
Paso anular, canal de masa fundida
12
Tobera de paso anular
13
Dispositivo de alimentación de masa fundida.

Claims (4)

1. Cabezal de soplado de láminas (1) para la fabricación de láminas tubulares de una o varias capas a partir de plástico termoplástico, que comprende
-
un dispositivo de alimentación de masa fundida (13),
-
varios canales de masa fundida (9, 10, 11) en forma de paso anular dispuestos concéntricamente alrededor del eje central del cabezal de soplado de láminas (1), con distribuidores helicoidales (6, 7, 8) dispuestos en su pared de limitación, estando previsto el distribuidor helicoidal (8) del canal de masa fundida interior (9) en la pared de limitación situada hacia el interior respecto al eje central del cabezal de soplado de láminas y estando dispuesto el distribuidor helicoidal (6) del canal de masa fundida exterior (11) en la pared de limitación situada hacia el exterior respecto al eje central del cabezal de soplado de láminas,
-
varios distribuidores primarios que dividen la masa fundida procedente del dispositivo de alimentación de masa fundida (13) en varias corrientes individuales que desembocan después en los distribuidores helicoidales (6, 7, 8)
-
y una única tobera de paso anular (12) en la que desembocan los canales de masa fundida (9, 10, 11).
2. Cabezal de soplado de láminas (1) según la reivindicación 1, caracterizado porque los canales de masa fundida (9, 10, 11) presentan una superficie de limitación con distribuidores helicoidales (6, 7, 8) y una superficie de limitación cilíndrica llana.
3. Cabezal de soplado de láminas (1) según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque el distribuidor helicoidal (6, 7, 8) presenta al menos una ranura en espiral.
4. Cabezal de soplado de láminas (1) según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la profundidad de las hélices del distribuidor helicoidal (6, 7, 8) disminuye desde la abertura de entrada de masa fundida hacia la tobera de paso anular (12).
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