ES2898331T3

ES2898331T3 - Boquilla de medición para la determinación de la viscosidad extensional de masas fundidas de plástico

Info

Publication number: ES2898331T3
Application number: ES16741845T
Authority: ES
Inventors: Thomas Köpplmayr
Original assignee: Leistritz Extrusionstechnik GmbH
Current assignee: Leistritz Extrusionstechnik GmbH
Priority date: 2015-07-22
Filing date: 2016-07-11
Publication date: 2022-03-07
Anticipated expiration: 2036-07-11
Also published as: AT517349A4; WO2017011844A1; DE112016003250A5; DE112016003250B4; EP3347690B1; AT517349B1; EP3347690A1; PL3347690T3

Abstract

Boquilla de medición para la determinación de la viscosidad extensional de masas de plástico fundidas durante su procesamiento, con un canal de flujo de sección transversal rectangular, que entre una sección de entrada (1) y una sección de salida (2) presenta una seccion de transición (3) de de sección transversal respectivamente constante, cuya anchura se va estrechando hiperbólicamente en dirección de flujo, ensanchándose la anchura de la sección de transición (3) hiperbólicamente a continuación del estrechamiento hasta la anchura de la sección de salida (2) correspondiente a la anchura de la sección de entrada (1), caracterizada por que la altura de la sección de transición (3) se reduce constantemente desde la altura de la sección de entrada (1) hasta la menor altura de la sección de salida (2).

Description

DESCRIPCIÓN

Boquilla de medición para la determinación de la viscosidad extensional de masas fundidas de plástico

Campo técnico

La invención se refiere a una boquilla de medición para la determinación de la viscosidad extensional de masas fundidas de plástico durante su procesamiento, con un canal de flujo de sección transversal rectangular que presenta una sección de transición entre una sección de entrada de sección transversal constante y una sección de salida de sección transversal constante, cuya anchura se va estrechando hiperbólicamente en dirección del flujo.

Estado de la técnica

La determinación de la viscosidad extensional con ayuda de sensores de presión dispuestos aguas arriba delante y detrás de un estrechamiento de un canal de flujo de una boquilla de medición presupone una tasa de dilatación media constante de la masa de polímero fundida en la sección de estrechamiento del canal de flujo. Con esta finalidad es conocido (US 5 357 784 A, US 6 220 083 B1) prever una boquilla de medición con una sección de entrada y una sección de salida de sección transversal respectivamente constante y con una sección de transición que va estrechando la sección transversal de entrada hacia la sección transversal de salida que, para la creación del estrechamiento, presenta dos paredes de canal opuestas de desarrollo hiperbólico para formar la conicidad, pero que por lo demás tiene una sección transversal rectangular entre las paredes de canal convergentes y las paredes de canal que conectan estas paredes de canal convergentes y paralelas entre sí. Debido a esta geometría de la sección de transición entre las secciones de entrada y salida de la boquilla de medición, se puede garantizar una tasa de dilatación media en gran medida constante para la masa de polímero fundida, aunque con el inconveniente de una caída de presión comparativamente baja, lo que en caso de exigencias mayores con respecto a la precisión de la medición requiere una alta sensibilidad de respuesta de los sensores de presión utilizados. Los sensores de presión disponibles en el mercado apenas pueden cumplir estas exigencias. Por otra parte, debido al estrechamiento del canal de flujo, estos sensores de presión no se pueden conectar directamente a la sección de salida, por lo que, para la conexión de los sensores de presión se tienen que perforar capilares de medición, en los que se acumula la masa de polímero fundida, lo que no sólo puede dar lugar a daños en la masa de polímero fundida, sino también a la falsificación del resultado de la medición como consecuencia de un desplazamiento parcial de los capilares de medición.

OBER ET AL: "Microfluidic extensional rheometry using a hyperbolic contraction geometry", RHEOLOGICA ACTA, Vol. 52, n26, 1 de junio de 2013 (2013-06-01), Páginas 529-546, ISSN: 0035-4511, DOI: 10. 1007/s00397-013-0701-y, revela una boquilla de medición para la determinación de la viscosidad extensional de masas de plástico fundidas durante su procesamiento con un canal de flujo de sección transversal rectangular, que presenta una sección de transición entre una sección de entrada y una sección de salida de sección transversal respectivamente constante, cuya anchura se va estrechando hiperbólicamente en dirección de flujo, ensanchándose la anchura de la sección de transición hiperbólicamente a continuación del estrechamiento hasta la anchura de la sección de salida correspondiente a la anchura de la sección de entrada.

Representación de la invención

Por lo tanto, la invención tiene por objeto confogurar una boquilla de medición para la determinación de la viscosidad extensional de masas de polímero fundidas de manera que no sólo se puedan utilizar sensores de presión disponibles en el mercado, sino que también se pueda garantizar una precisión de medición suficiente.

Partiendo de una boquilla de medición del tipo inicialmente descrito, la invención resuelve la tarea planteada previendo que, además del ensanchamiento hiperbólico de la anchura de la sección de transición a continuación del estrechamiento hasta la anchura de la sección de salida correspondiente a la anchura de la sección de entrada, se produzca también una reducción constante de la altura de la sección de transición desde la altura de la sección de entrada hasta la menor altura de la sección de salida.

Como consecuencia del ensanchamiento hiperbólico del canal de flujo a continuación del estrechamiento hiperbólico se consigue, en combinación con la disminución constante de la altura de la sección de transición en dirección de flujo, un alargamiento de la sección de flujo en la que predomina una tasa de dilatacion media constante. Únicamente se tienen que adaptar entre sí la curva de altura y la curva hiperbólica de la pared sobre la base de relaciones conocidas de manera que resulte una superficie de sección transversal del canal de flujo que varíe de acuerdo con una función hiperbólica en dirección de flujo, para el mantenimiento de una tasa de dilatación media constante. Esta geometría conduce a un aumento de la pérdida de presión, en base a la cual se calcula la viscosidad extensional. De este modo se crean las condiciones constructivas para el uso de sensores de presión disponibles en el mercado que, a pesar de una sensibilidad de respuesta moderada, no sólo cumplen, en combinación con la boquilla de medición según la invención, las exigencias más altas formuladas en lo que se refiere a la precisión de medición, sino que también pueden ser conectados directamente a las secciones de entrada y salida de la boquilla de medición, con lo que se eliminan los inconvenientes causados por los capilares de medición. Además, de manera sencilla se pueden mantener mejores relaciones de aspecto entre la anchura y la altura de la sección transversal de flujo, lo que favorece el requisito de una relación de aspecto de al menos 10 a este respecto, que se presupone para las fórmulas en las que se basa la determinación de la viscosidad extensional.

Para poder conectar especialmente sensores de presión disponibles en el mercado con facilidad a la boquilla de medición, el canal de flujo puede presentar por su lado ancho al menos una abertura de conexión para un sensor de presión, tanto en la sección de entrada como en la sección de salida, lo que permite suprimir los capilares de medición que, en otras circunstancias, pudieran ser necesarios.

Breve descripción de los dibujos

El objetio de la invención se representa a modo de ejemplo en el dibujo. Se muestra en la:

Figura 1 una boquilla de medición según la invención en una vista esquemática en planta parcialmente rasgada y

Figura 2 esta boquilla de medición en sección longitudinal según la línea II-II de la figura 1.

Método de realización de la invención

La boquilla de medición según el ejemplo de realización ilustrado presenta una sección de entrada 1, que se puede conectar, por ejemplo, a una extrusora, y una sección de salida 2 con secciones transversales rectangulares constantes respectivamente coincidentes. Entre la sección de entrada y la sección de salida 1, 2 se prevé una sección de transición 3 en la que las paredes de canal 4, que delimitan la anchura del canal de flujo, convergen inicialmente en dirección del flujo 5 de acuerdo con una función hiperbólica y después se vuelven a separar hiperbólicamente, por lo que el canal de flujo presenta por los lados de entrada y de salida de la sección de transición 3 una anchura coincidente. Las paredes de canal 6 que delimitan la altura del canal de flujo presentan una distancia que va disminuyendo continuamente en dirección de flujo 5, ajustándose la altura de las secciones transversales de flujo en la zona de la sección de transición 3 al desarrollo hiperbólico de las paredes de canal 4 de manera que se establezca una tasa de dilatación media constante a lo largo de la sección de transición 3 para el polímero fundido que fluye a través de la boquilla de medición.

Debido a la geometría especial de la boquilla de medición según la invención, la zona de transición 3, en la que se produce una tasa de dilatacion media constante, se alarga claramente en comparación con las boquillas de medición convencionales con una sección de canal de flujo que se va estrechando simplemente de forma hiperbólica, lo que da lugar a una mayor reducción de la presión y, por lo tanto, a un aumento de la sensibilidad de medición, de modo que también se puedan obtener buenos resultados de medición con los sensores de presión disponibles en el mercado. La anchura de las secciones de entrada y salida 1, 2 que, debido al diseño especial de la sección de transición 3 es la misma, proporciona además una condicion previa ventajoso para conectar los sensores de presión directamente al canal de flujo en la zona de las secciones de entrada y salida 1, 2, evitando los capilares de medición. Esto se indica en el ejemplo de realización mediante los correspondientes orificios de conexión 7 para los sensores de presión disponibles en el mercado.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Boquilla de medición para la determinación de la viscosidad extensional de masas de plástico fundidas durante su procesamiento, con un canal de flujo de sección transversal rectangular, que entre una sección de entrada (1) y una sección de salida (2) presenta una seccion de transición (3) de de sección transversal respectivamente constante, cuya anchura se va estrechando hiperbólicamente en dirección de flujo, ensanchándose la anchura de la sección de transición (3) hiperbólicamente a continuación del estrechamiento hasta la anchura de la sección de salida (2) correspondiente a la anchura de la sección de entrada (1), caracterizada por que la altura de la sección de transición (3) se reduce constantemente desde la altura de la sección de entrada (1) hasta la menor altura de la sección de salida (2).

2. Boquilla de medición según la reivindicación 1, caracterizada por que el canal de flujo presenta por su lado ancho, tanto en la seccigón de entrada (1) como en la sección de salida (2), al menos un orificio de conexión (7) para un sensor de presión.