ES2334339T3 - Aparato de control de cizallamiento para una extrusora. - Google Patents
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Abstract
Extrusora (1) que comprende medios de control de cizallamiento, comprendiendo dicha extrusora (1) unos medios de transporte (2, 3, 4), una placa de troquel y una restricción variable posicionada entre los medios de transporte (2, 3, 4) y la placa de troquel, comprendiendo dicha restricción variable un inserto anular (50) y un pistón (30) montado coaxialmente, movibles relativamente entre sí en la dirección axial para cambiar la resistencia de flujo, caracterizada porque las posiciones relativas del inserto anular (50) y del pistón (30) posicionado coaxialmente están controladas por medio de una unidad de cilindro de pistón, estando montado dicho pistón (30) en un inserto (40) de la base de troquel posicionado aguas abajo de los medios de transporte (2, 3, 4) y estando incorporada la unidad de pistón-cilindro en el inserto (40) de la base de troquel.
Description
Aparato de control de cizallamiento para una
extrusora.
La presente invención se refiere a un aparato de
control de cizallamiento del tipo establecido en el preámbulo de la
reivindicación 1, y a un procedimiento para operar dicho
aparato.
Del documento US-5.700.510 se
conoce proporcionar una restricción variable entre el transportador
de tornillo y la placa de troquel en una extrusora, proporcionando
dicha restricción variable una posibilidad de controlar el
cizallamiento en el transportador de tornillo, y por lo tanto la
energía mecánica suministrada al producto en el transportador de
tornillo de la extrusora. Sin embargo, esta restricción variable
proporciona una restricción no simétrica, lo que provoca
turbulencias y una distribución y no homogénea del flujo a través de
la restricción y a través de las diferentes aberturas en la placa de
troquel, lo que conduce a la producción de productos no uniformes
por la extrusora, a menos que se realicen configuraciones especiales
del extremo de la extrusora o del dispositivo de bombeo. Tales
configuraciones típicamente no contribuyen a ninguna mejora en la
calidad del producto. Un flujo laminar y simétrico es esencial con
el fin de obtener una presión homogénea en todos los orificios de
troquel. Por lo tanto, se prefiere utilizar un anillo espaciador
tras la restricción antes de la placa de troquel con el fin de
estabilizar el flujo de material.
Del documento EP-0888860 se
conoce proporcionar una extrusora con una restricción variable
situada entre los medios de transporte y las placas de troquel,
siendo ejemplificada asimismo dicha restricción variable (en la
figura 6) mediante un inserto anular y un pistón montado
coaxialmente, desplazables entre sí relativamente en la dirección
axial para cambiar la resistencia de flujo. Sin embargo, esta
resistencia de flujo simétrico sólo se puede cambiar utilizando
herramientas y ajuste manual, y por lo tanto no es adecuada para un
control dinámico. Los otros ejemplos en este documento muestran
restricciones controlables dinámicamente que, sin embargo, no
proporcionan un flujo simétrico a través de la restricción.
En base a este estado de la técnica anterior, es
el objeto de la presente invención proporcionar una extrusora que
comprende un transportador de tornillo o cualquier otro dispositivo
de bombeo, en la cual se solventen los problemas anteriores, y esto
se consigue mediante las características establecidas en la parte
caracterizada de la reivindicación 1. Al tener una restricción
simétrica y un control del pistón-cilindro de las
posiciones relativas del inserto anular y del pistón, es posible
realizar un control dinámico del cizallamiento en el transportador
de tornillo de la extrusora, y mantener el flujo simétrico a la
placa de troquel, manteniendo un flujo uniforme a través de todas
las aberturas de la placa de troquel, lo que resulta en productos
uniformes con calidad controlada.
Realizaciones preferidas de la invención, cuyas
ventajas serán evidentes en la siguiente descripción detallada, se
revelan en las reivindicaciones dependientes.
En la siguiente parte detallada de la presente
descripción, la invención se explicará en más detalle con referencia
a los modos de realización ejemplares de un aparato de control de
cizallamiento para una extrusora de acuerdo con la invención
mostrados las figuras, en las cuales
la figura 1 muestra esquemáticamente una
extrusora, en la que se puede implementar la presente invención,
y
las figuras 2-7 muestra los
componentes individuales de un modo de realización preferido de la
presente invención.
El aparato de extrusión 1 mostrado en la figura
1 comprende un cuerpo cilíndrico 2 en el cual se posiciona un
transportador de tornillo 3, 4 para el movimiento rotacional con el
fin de bombear el material que se va a extruir desde la tolva de
entrada 5 hacia la salida 6. La salida 6 de la extrusora está dotada
normalmente con una serie de componentes que terminan en una placa
de troquel que comprende un número de orificios a través de los
cuales el material se extruye, y posiblemente una cuchilla giratoria
que gira a lo largo de la superficie exterior de dicha placa de
troquel, para cortar el material extruido con el fin de proporcionar
pellas adecuadas de material de igual tamaño del material
extruido.
Una extrusora de este tipo se puede utilizar
para producir diferentes tipos de alimentos y de productos
alimentados, pero en principio todos los productos en los cuales se
requiera un cambio de viscosidad por medio de cizallamiento,
utilizando diferentes materiales de partida introducidos a través
del embudo de entrada 5, material de partida que es sometido a
cizallamiento por los medios de transporte 2, 3, 4, por lo que es
calentado para ser cocinado dentro del cuerpo cilíndrico 2, y el
cizallamiento puede ser incrementado mediante la inserción de
cerrojos de cizallamiento estacionarios entre secciones separadas
del transportador de tornillo 3, 4. Además, se pueden utilizar
diferentes componentes insertados entre los medios de transporte 2,
3, 4 y la placa de troquel (no mostrados) para aumentar la presión
contra la que trabajan los medios de transporte, incrementando así
el cizallamiento en la extrusora. Es posible asimismo introducir
vapor en el cuerpo cilíndrico 2 o calentar el cuerpo cilíndrico
desde el exterior por medio de elementos calefactores adecuados,
posicionados a lo largo del cuerpo cilíndrico 2.
Es obvio para un experto en la técnica que el
transportador de tornillo mostrado en la figura 1 puede ser
substituido por cualquier otro tipo de transportador que proporcione
una función de bombeo y una función de amasado y cizallamiento, que
corresponda a la función de bombeo, cizallamiento y amasado
proporcionada por el transportador de tornillo 3, 4. Además, el
transportador de tornillo puede consistir en varios tornillos,
típicamente dos tornillos, aunque también se puede proporcionar
tornillos adicionales.
Con el fin de proporcionar un control dinámico
del cizallamiento, al que está sometido el material durante su
transporte través de los medios de transporte 2, 3, 4, se posiciona
una restricción variable entre los medios de transporte 2, 3, 4 y la
placa de troquel.
De acuerdo con un modo de realización preferido,
la restricción variable se proporciona por medio de los componentes
mostrados en las figuras 2-7, como se describe a
continuación.
La restricción variable comprende un cuello de
troquel, mostrado en la figura 5, que es un inserto anular que
comprende una abertura circular, a través de la cual el material es
suministrado desde los medios de transporte 3, 4. Aguas abajo de
este inserto anular se monta un inserto de base del troquel,
mostrado en la figura 4 en sección transversal, y en la figura 6 en
una vista en alzado frontal, comprendiendo dicha base del troquel
aletas o radios en forma de placa que se extienden radialmente, que
conectan una parte central principalmente circular y una parte
externa anular en forma de anillo, permitiendo dichos radios en
forma de placa el paso del material a través de la base del troquel
en la dirección axial y reduciendo el posible movimiento rotacional
del material impuesto por los medios de transporte 2, 3, 4. En la
parte circular central de la base del troquel se monta un pistón,
mostrado en la figura 3 y en la figura 7, para el movimiento axial,
en donde dicho pistón puede ser desplazado en su posición en
relación a la abertura circular en el cuello de troquel mostrado en
la figura 5, controlando dicho movimiento axial del pistón la
abertura entre el pistón y la abertura circular del cuello del
troquel. Tras montar el pistón mostrado la figura 3 en la parte
central de la base del troquel mostrada en la figura 4, se monta
sobre la base del troquel una placa terminal, mostrada en la figura
2, a fin de cerrar la unidad de cilindro-pistón, que
se utiliza para mover el pistón mostrado en la figura 3 dentro de la
parte central de la base del troquel. Conexiones hidráulicas
adecuadas se proporcionan en la base del troquel, estando formadas
dichas conexiones hidráulicas dentro de los radios en forma de placa
que se extienden radialmente, por lo que se puede suministrar y
extraer flujo hidráulico de los dos lados del sistema de
accionamiento hidráulico del pistón.
Será evidente para un experto en la técnica que
la restricción variable descrita anteriormente se puede construir de
muchas otras maneras sin alejarse del principio principal, a saber,
que la restricción variable se construye para proporcionar un flujo
simétrico a través de la restricción variable. En el modo de
realización descrito, es el pistón mostrado las figuras 3 y 7 el que
se mueve en relación con la abertura circular del cuello del
troquel, pero se podría utilizar asimismo un movimiento de la
abertura circular en el cuello del troquel en relación al pistón a
fin de proporcionar la variabilidad de la restricción. En el modo de
realización mostrado y descrito anteriormente, el pistón y la
abertura en el cuello de troquel son circulares, y el pistón tiene
una superficie troncocónica, dirigida hacia la abertura circular,
aunque se podrían prever otras formaciones del pistón y de la
abertura. Además, el pistón se podría montar en la placa de troquel
y la base del troquel podría omitirse en la construcción.
Por medio de la restricción variable de acuerdo
con la presente invención, es posible proporcionar un control
dinámico del cizallamiento en el transportador de tornillo u otros
medios de transporte utilizados en la extrusora, por lo que es
posible compensar las variaciones en los parámetros del material de
partida suministrado a la extrusora. Así pues, será posible
proporcionar un control más preciso del cizallamiento en la
extrusora, proporcionando por lo tanto una utilización mejorada de
los materiales de partida esenciales en los procedimientos, y una
funcionalidad mejorada de los materiales de partida que da como
resultado una calidad del producto mejorada.
Preferiblemente, la restricción variable se
ajusta de tal modo que se pueda mantener una potencia predeterminada
suministrada a los medios de transporte, y además es posible medir
la presión dentro de la extrusora y el flujo de material, con el fin
de optimizar los parámetros de proceso en el proceso de exclusión,
por ejemplo, proporcionando una relación constante entre la potencia
suministrada a los medios de transporte y el caudal de material, o
una relación constante entre la potencia suministrada a los medios
de transporte y la viscosidad de la alimentación del material,
etcétera.
Claims (13)
1. Extrusora (1) que comprende medios de control
de cizallamiento, comprendiendo dicha extrusora (1) unos medios de
transporte (2, 3, 4), una placa de troquel y una restricción
variable posicionada entre los medios de transporte (2, 3, 4) y la
placa de troquel, comprendiendo dicha restricción variable un
inserto anular (50) y un pistón (30) montado coaxialmente, movibles
relativamente entre sí en la dirección axial para cambiar la
resistencia de flujo, caracterizada porque las posiciones
relativas del inserto anular (50) y del pistón (30) posicionado
coaxialmente están controladas por medio de una unidad de cilindro
de pistón, estando montado dicho pistón (30) en un inserto (40) de
la base de troquel posicionado aguas abajo de los medios de
transporte (2, 3, 4) y estando incorporada la unidad de
pistón-cilindro en el inserto (40) de la base de
troquel.
2. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho inserto anular (50) comprende una
abertura circular y dicho pistón (30) tiene una sección transversal
circular.
3. Aparato de acuerdo con la reivindicación 2,
caracterizado porque dicho inserto anular (50) y/o dicho
pistón (30) tienen una formación troncocónica dirigidas una hacia la
otra.
4. Aparato de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el inserto
(40) de la base de troquel comprende aletas que se extienden
radialmente que proporcionan una resistencia contra el movimiento
rotacional del material extruido que pasa por este inserto.
5. Aparato de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la conexión
hidráulica a la unidad de pistón-cilindro se
proporciona mediante los aletas radiales del inserto (40) de la base
de troquel.
6. Aparato de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la placa de
troquel comprende aberturas de troquel que se extienden
axialmente.
7. Aparato de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1-6, caracterizado porque la
placa de troquel comprende aberturas de troquel que se extienden
radialmente.
8. Aparato de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios
de transporte (2, 3, 4) se proporcionan en forma de un transportador
de tornillo (3, 4).
9. Aparato de acuerdo con la reivindicación 8,
caracterizado porque el transportador de tornillo (3, 4) se
proporciona en la forma de un transportador de tornillo
múltiple.
10. Procedimiento para operar un aparato de
acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque comprende
- a)
- medir la potencia suministrada a los medios de transporte (2, 3, 4), y
- b)
- controlar la restricción variable para conseguir un suministro de potencia predeterminado a los medios de transporte (2, 3, 4).
11. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 10, caracterizado porque comprende además
- c)
- medir la presión dentro de la extrusora (2, 3, 4), y
- d)
- utilizar dicha medición de presión como un parámetro para el control de la restricción variable.
12. Procedimiento para operar un aparato de
acuerdo con las reivindicaciones 10 u 11, caracterizado
porque comprende además medir el flujo de material y controlar la
restricción variable para conseguir una relación constante entre la
potencia suministrada los medios de transporte y el caudal de
material.
13. Procedimiento para operar un aparato de
acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque
comprende además medir la viscosidad de alimentación del material y
controlar la restricción variable para conseguir una relación
constante entre la potencia suministrada a los medios de transporte
y la viscosidad de alimentación del material.
Applications Claiming Priority (1)
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