ES2965540T3 - Dispositivo ultrasónico para máquina extrusora de polímeros - Google Patents

Dispositivo ultrasónico para máquina extrusora de polímeros Download PDF

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Abstract

Un dispositivo ultrasónico que comprende una cámara (10) provista de un orificio de entrada (11), que recibe un polímero presurizado fundido, un orificio de salida (12) y un orificio de alojamiento de sonotrodo (13) a través del cual pasa una porción distal (21) de un dispositivo ultrasónico. El cabezal (20) se inserta en la cámara, en donde la porción distal está separada del resto del cabezal ultrasónico por un primer plano nodal (PN1) en donde hay una primera superficie (S1) en contacto con una superficie complementaria de un sello anular. (30) que cierra la cámara, y en donde el cabezal ultrasónico incluye un segundo plano nodal (PN2) alejado y paralelo al primer plano nodal (PN1) coincidente con o adyacente a una segunda superficie (S2) en donde un dispositivo de anclaje (40) presiona el cabezal ultrasónico contra el anillo de sellado asegurando un cierre hermético. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo ultrasónico para máquina extrusora de polímeros
Campo de la técnica
La presente invención concierne al campo de los dispositivos ultrasónicos para polímeros-termoplásticos, por ejemplo, una máquina extrusora, en donde el dispositivo ultrasónico actúa sobre el polímero fundido o reblandecido (con o sin aditivos) para mejorar las propiedades y calidad del producto obtenido.
Estado de la técnica
Los dispositivos ultrasónicos son conocidos en la industria para la fusión y fluidificación de polímeros, incluyendo típicamente un transductor ultrasónico generador de vibración ultrasónica y un cabezal ultrasónico que transmite dicha vibración.
Es conocida la inclusión de una porción distal de un dispositivo ultrasónico dentro de una cámara por la que el polímero fundido entra a presión, permitiendo que el dispositivo ultrasónico entre en contacto con éste. La entrada del polímero a la cámara se realiza mediante un aparato extrusor dotado de uno o dos transportadores helicoidales que comprimen y funden dicho polímero, empujándolo dentro de la cámara desde donde es extruido a través de una abertura de salida. Por ejemplo, el documento US6528554B1 muestra una solución de este tipo.
En este tipo de dispositivos una porción distal del dispositivo ultrasónico, distal respecto a un transductor ultrasónico, queda introducida dentro de la cámara a través de un orificio de alojamiento del sonotrodo. Para evitar que el polímero fundido se filtre por dicho orificio de alojamiento del sonotrodo se dispone un sello anular aprisionado alrededor de una sección del cabezal ultrasónico. Para reducir la interferencia del sello anular con la vibración del cabezal ultrasónico dicho sello anular se fija en una posición próxima a un plano nodal del cabezal ultrasónico. Se entenderá que el sello anular puede ser o no de forma circular.
Frecuentemente dicho sello anular aprisiona el cabezal ultrasónico en una dirección radial produciendo que, para incrementar la superficie de contacto entre el sello anular y el cabezal ultrasónico, el sello anular cubra zonas adyacentes al plano nodal donde la amplitud de la vibración no es nula, causando el desgaste de dicho sello anular. El documento EP1536936B1 muestra una solución de este tipo.
En otras soluciones alternativas el cabezal ultrasónico dispondrá, coincidiendo con dicho plano nodal, de un resalte anular en forma de valona a su alrededor. El sello anular se fija por encima y por debajo de dicha valona aprisionándola y consiguiendo un sellado estanco. Por ejemplo, el documento US6036467A muestra una solución de este tipo.
Sin embargo, dicha valona tiene un cierto grosor, y por lo tanto sus superficies superior e inferior, donde el sello anular se fija, no son coplanares con el plano nodal, sino que son adyacentes al mismo, por lo tanto, la amplitud de la vibración en esos dos planos no será nula, sino que, siendo reducida, existirá cierta vibración que con el tiempo produce un deterioro del sello anular. Además, la fabricación del cabezal ultrasónico dotado de dicha valona supone una complicación y un encarecimiento del mismo.
El documento WO2004024415 describe un dispositivo ultrasónico según una realización en la que una porción distal del cabezal ultrasónico, insertada en la cámara de extrusión, se comprime para obtener un sellado de un sello anular definido en una valona que rodea el cabezal ultrasónico.
Los documentos WO2007145918, EP1645381, WO2012142562 y WO2066218 describen otros dispositivos ultrasónicos según diferentes realizaciones no particularmente relevantes para la presente invención.
Breve descripción de la invención
La presente invención concierne a un dispositivo ultrasónico para máquina de extrusión de polímeros fundidos o reblandecidos (aditivados o no) mediante un aparato extrusor, según las reivindicaciones adjuntas.
Se entiende que un dispositivo ultrasónico es un dispositivo que comprende un transductor ultrasónico, que hace vibrar un cabezal ultrasónico el cual, puesto en contacto con el polímero fundido por medio del aparato extrusor, modifica sus propiedades físico-químicas por efecto de la vibración y del calor generado por dicha vibración.
Un aparato extrusor de un polímero se entenderá que es un aparato previsto para fundir, mezclar y transportar un polímero hasta la salida de extrusión. En este tipo de aparatos es conocida la inclusión de un dispositivo ultrasónico en contacto con el polímero fundido, típicamente en una posición próxima al orificio de salida de extrusión, de modo que el polímero sea tratado por el dispositivo ultrasónico antes de ser extruido fuera de la máquina de extrusión, aunque también puede situarse en otras posiciones a lo largo del aparato extrusor.
En la presente invención el dispositivo ultrasónico propuesto incluye, de un modo en sí conocido en la industria • una cámara dotada de un orificio de entrada de polímero fundido presurizado, dotada de un orificio de salida de polímero fundido presurizado, y dotada de un orificio de alojamiento del sonotrodo, siendo dicha cámara conectable o integrable en un aparato extrusor de polímero el cual introduce el polímero fundido presurizado a través del orificio de entrada;
• un cabezal ultrasónico que incluye al menos un sonotrodo, estando el cabezal ultrasónico dotado de una porción distal y de una porción proximal separadas por un primer plano nodal, en donde la porción distal está totalmente constituida por dicho sonotrodo y se introduce en la cámara a través del orificio de alojamiento del sonotrodo proyectándose en voladizo dentro de la cámara, estando prevista la porción distal para quedar en contacto con el polímero fundido presurizado contenido en la cámara, y en donde la porción proximal, que está al menos parcialmente constituida por dicho sonotrodo, queda fuera de la cámara y en conexión con un transductor ultrasónico e incluye al menos un segundo plano nodal alejado de y paralelo al primer plano nodal;
• un sello anular en contacto con el cabezal ultrasónico en coincidencia con el primer plano nodal y estando el sello anular configurado para sellar el orificio de alojamiento del sonotrodo de la cámara conteniendo el polímero fundido presurizado.
Se entenderá que el sello anular puede ser circular, o tener cualquier otra forma geométrica cerrada.
El aparato extrusor de polímero es un dispositivo que funde e introduce a presión el polímero fundido resultante en la cámara a través del orificio de entrada, consiguiendo así que la cámara quede llena de polímero fundido y presurizado, lo que lo empuja a salir a través del orificio de salida. La cámara puede situarse después del aparato extrusor o puede integrarse en el aparato extrusor, quedando dicha cámara entre dos porciones del aparato extrusor o atravesada por parte de dicho aparato extrusor.
El dispositivo ultrasónico modifica las propiedades del polímero antes de su extrusión por ejemplo para asegurar que no haya presencia de gránulos o infundidos y que su textura sea homogénea antes de la extrusión, para mejorar la dispersión de aditivos en el polímero fundido, mejorar la mezcla de polímeros de diferentes clases, mejorar la productividad, reducir la degradación del polímero e incluso reducción del consumo energético de la máquina.
El dispositivo ultrasónico consta de un transductor ultrasónico, generador de vibración ultrasónica, en contacto con un cabezal ultrasónico que transmite dicha vibración hasta la porción interior que se proyecta dentro de la cámara donde queda en contacto con el polímero.
Típicamente el aparato extrusor de polímero consta de una entrada de material en forma granular o en polvo por un extremo de una cámara de fusión cilíndrica, que contiene uno o dos husillos, aunque otras realizaciones también se contemplan. En los aparatos de este tipo el giro de los husillos comprime el polímero, lo transporta, lo amasa y lo mezcla con aditivos en caso de haberlos, pudiendo incluir además calentadores que eleven la temperatura del polímero para favorecer su fusión. El flujo de polímero fundido es introducido en la cámara que contiene la porción distal del cabezal ultrasónico a través de un orificio de entrada para su tratamiento. Dicha cámara puede encontrarse al final de la cámara de fusión cilíndrica del aparato extrusor, o en una porción intermedia de la misma, de modo que el o los husillos atraviesen dicha cámara del dispositivo ultrasónico.
El polímero fundido atraviesa la cámara del dispositivo ultrasónico y sale de la misma por el orificio de salida impulsado por la presión ejercida sobre el mismo por el aparato extrusor, siendo dicho polímero conducido entonces hasta una hilera de conformado donde el polímero es extruido con la forma deseada.
Cuando la cámara del dispositivo ultrasónico está conectada al final del aparato extrusor, la hilera de conformado puede estar emplazada en el orificio de salida de dicha cámara. Si por el contrario la cámara del dispositivo ultrasónico se encuentra integrada en una porción intermedia del aparato extrusor, el polímero será extraído de dicha cámara por el propio aparato extrusor que lo conducirá hasta una salida del aparato extrusor conectada a dicha hilera de conformado.
El cabezal ultrasónico dispone de una porción distal, contenida dentro de la cámara, y de una porción proximal, dispuesta fuera de la cámara, estando todo el cabezal ultrasónico sometido a vibración ultrasónica en forma de onda estacionaria.
En cualquier cuerpo sometido a una vibración en forma de onda estacionaria se generan uno o varios planos en los que la vibración es nula, estos planos se denominan planos nodales.
Entre la porción distal y la porción proximal hay un primer plano nodal, y la porción proximal del cabezal ultrasónico incluye además un segundo plano nodal paralelo y distanciado del primer plano nodal.
En el presente caso, la porción distal del cabezal ultrasónico está dentro de la cámara, en contacto con el polímero fundido a presión. Para evitar que dicho polímero fundido fluya fuera de la cámara a través del orificio de alojamiento del sonotrodo de la cámara en vez de por el orificio de salida, se dispone un sello anular alrededor del cabezal ultrasónico, coincidiendo con el primer plano nodal donde la vibración es nula. Esto evita que el sello anular interfiera con la vibración del cabezal ultrasónico, a la vez que evita el desgaste de dicho sello anular debido a la vibración. La presente invención propone, en un modo no conocido en el estado de la técnica, que:
• el primer plano nodal sea coplanar con una primera superficie anular del cabezal ultrasónico sobre la que se apoya una superficie anular del sello anular paralela a la primera superficie;
• el segundo plano nodal sea coplanar con o adyacente a una segunda superficie del cabezal ultrasónico, paralelo a la primera superficie,
• el dispositivo de anclaje esté unido o apoyado en dicha segunda superficie;
• el dispositivo de presión, configurado para ejercer presión a dicho dispositivo de anclaje en una dirección perpendicular a la primera superficie, y para transmitir dicha presión al sello anular a través de la compresión de la porción proximal del cabezal ultrasónico, produciendo un sellado hermético de la cámara.
Así pues, se propone que el cabezal ultrasónico disponga de una primera superficie anular coplanar con el primer plano nodal donde por lo tanto en todos los puntos de su superficie la vibración será nula, y de una segunda superficie, anular o no, coplanar o adyacente al segundo plano nodal. Por lo tanto, dichas primera y segunda superficies son paralelas entre sí.
La segunda superficie puede estar definida por ejemplo en una protuberancia anular en forma de valona alrededor del cabezal ultrasónico, o en una ranura anular o escalón practicado en dicho cabezal ultrasónico.
Un dispositivo de presión ejercerá una presión sobre la segunda superficie del cabezal ultrasónico a través de un dispositivo de anclaje fijado o apoyado en dicha segunda superficie del cabezal ultrasónico donde, gracias a su coincidencia o proximidad con el segundo plano nodal la amplitud de la vibración será nula o reducida.
La presión ejercida por el dispositivo de presión será perpendicular a las primera y segunda superficies del cabezal ultrasónico, y empujará la segunda superficie en dirección a la primera superficie.
La primera superficie del cabezal ultrasónico estará en contacto con una superficie anular del sello anular y estará presionada contra la misma gracias a la presión ejercida por el dispositivo de presión, consiguiendo un sellado hermético entre ambas superficies que no se verá afectado por la vibración del cabezal ultrasónico, dado que la primera superficie es coincidente con el primer punto nodal y por lo tanto la amplitud de la vibración es nula en toda su superficie.
Según una realización de la invención la porción proximal del cabezal ultrasónico podrá estar al menos parcialmente constituida, además de por el sonotrodo, por un amplificador ultrasónico interpuesto entre el sonotrodo y el transductor ultrasónico. En tal caso se desaconseja que el segundo plano nodal coincida con la unión entre el amplificador ultrasónico y el sonotrodo, pues en esa región existen mayores tensiones que podrían dañar la unión entre ambos elementos.
Alternativamente se contempla también que toda la porción proximal del cabezal ultrasónico esté constituida por el sonotrodo, sin que exista amplificador ultrasónico.
En cualquier caso, la porción distal del cabezal ultrasónico tendrá una sección transversal menor que la porción proximal del cabezal ultrasónico, y en la transición entre la porción distal de menor sección transversal y la porción proximal de mayor sección transversal se definirá la primera superficie anular del cabezal ultrasónico coincidente con el primer plano nodal.
Se contempla también que una tercera superficie anular esté dispuesta alrededor del orificio de alojamiento del sonotrodo de la cámara en contacto con otra superficie anular del sello anular y enfrentada a la primera superficie anular del cabezal ultrasónico.
El sello anular será en tal caso un cuerpo tubular, no necesariamente circular, aprisionado entre la primera superficie anular y la tercera superficie anular gracias a la presión ejercida por el dispositivo de presión, que evitará las fugas de polímero fundido por ambas juntas.
Se considerará que el espacio contenido entre la porción distal del cabezal ultrasónico y el sello anular circundante, que estará lleno de polímero, también formará parte de la cámara.
La tercera superficie anular podrá definir un asiento anular configurado para proporcionar un posicionado preciso del sello anular.
Preferiblemente el sello anular será metálico o cerámico, lo que lo hace mucho más resistente a altas temperaturas y a la vibración en comparación a otros materiales como la mayoría de los plásticos. La utilización de metal o cerámica para conformar dicho sello anular es posible gracias a que su contacto con el cabezal ultrasónico se produce exactamente por el primer plano nodal donde la amplitud de la vibración es cero. Fijar el sello anular en cualquier otra superficie del cabezal ultrasónico, incluso aunque fuese en una posición adyacente al primer plano nodal, sometería dicho sello a vibraciones que requieren del uso de materiales con cierto grado de flexibilidad, como algunos tipos de plásticos o gomas, pero que con la vibración y la temperatura sufren desgaste y ocasionan fugas de polímero fundido.
Según otra realización el sello anular define un hueco interior con una sección transversal mayor que la sección transversal de la porción distal del sonotrodo, siendo dicha diferencia de sección transversal entre ambos elementos preferiblemente igual o menor a 2,5mm.
Esta diferencia de tamaño permite la vibración de la porción distal en su interior sin que interfiera con las paredes del sello anular dispuestas a su alrededor. Además, este espacio conformará un conducto anular en comunicación con el resto de la cámara, prolongándola, que quedará lleno de polímero. Dentro de dicho conducto anular la amplitud de la vibración de la porción distal será menor cuanto más cerca del primer plano nodal, llegando a ser cero. Esto significa que el polímero contenido en dicho conducto anular se solidificará en la zona coincidente con la primera superficie del cabezal ultrasónico, colaborando al sellado de la junta impidiendo fugas de polímero a su través. El citado dispositivo de presión incluirá, según una realización preferida, unos conectores unidos por un extremo al dispositivo de anclaje y por otro extremo a un cuerpo que contiene la cámara. La fuerza ejercida por los conectores comprimirá la porción proximal del cabezal ultrasónico asegurando el correcto sellado de la cámara. Preferiblemente la fuerza producida por el dispositivo de presión será regulable.
Un ejemplo de realización del dispositivo de presión puede constar de múltiples barras dispuestas alrededor del cabezal ultrasónico, perpendiculares a los primer y segundo planos nodales, que sirvan de guía para un desplazamiento axial del dispositivo de anclaje, y unos dispositivos de apriete que permitan aplicar una cantidad de tensión al cabezal ultrasónico. El dispositivo de anclaje puede ser por ejemplo una placa plana paralela a los primer y segundo planos nodales con un agujero para dejar pasar parte del cabezal ultrasónico a su través apoyando una parte periférica de dicho agujero en la segunda superficie del cabezal ultrasónico.
Si dicha placa plana constitutiva del dispositivo de anclaje incluyera unos agujeros pasantes en su periferia por donde se pudieran insertar las barras descritas como parte del dispositivo de presión, dichas barras podrían guiar el desplazamiento axial del dispositivo de anclaje. Si además las barras fueran roscadas y se incluyeran unas tuercas a modo de dispositivos de apriete, se podría regular la presión a la que se somete el cabezal ultrasónico regulando dichas tuercas.
Otras soluciones son también contempladas, como por ejemplo el uso de pistones o muelles.
Se contempla además que el cuerpo que contiene la cámara esté formado por una sola pieza o por dos o más semicuerpos complementarios acoplados. En el caso de estar formada por dos o más semi-cuerpos, es preferible que el orificio de entrada y el orificio de salida estén definidos en el plano de unión entre ambos semi-cuerpos, estando parcialmente definidos en uno y otro de los dos semi-cuerpos enfrentados, de tal modo que al separar dichos semicuerpos el interior de dichos orificios de entrada y de salida podrá ser fácilmente accesible, permitiendo limpiar cualquier resto de polímero que pudiera quedar.
Preferiblemente el orificio de alojamiento del sonotrodo estará definido en uno de dichos semi-cuerpos y el dispositivo de presión estará también unido a este semi-cuerpo, de modo que este semi-cuerpo, el sello anular, el dispositivo de anclaje y el cabezal ultrasónico formen un conjunto solidario. Esto permitirá separar los dos semicuerpos para tareas de limpieza o mantenimiento del interior de la cámara y de los orificios sin necesidad de desacoplar el cabezal ultrasónico del semi-cuerpo al que se fija.
Otras características de la invención aparecerán en la siguiente descripción detallada de un ejemplo de realización. Breve descripción de las figuras
Las anteriores y otras ventajas y características se comprenderán más plenamente a partir de la siguiente descripción detallada de un ejemplo de realización con referencia a los dibujos adjuntos, que deben tomarse a título ilustrativo y no limitativo, en los que:
la Fig. 1 muestra una sección transversal esquemática del dispositivo ultrasónico en la que no se muestra el aparato extrusor de polímero, pero en la que se indica, mediante una flecha, la dirección en la que el polímero fundido se desplaza desde dicho aparato extrusor hasta el orificio de salida, mostrada de forma simplificada; y
la Fig. 2 muestra el mismo dispositivo ultrasónico de la Fig. 1 pero en una vista explosionada.
Descripción detallada de un ejemplo de realización
Las figuras adjuntas muestran ejemplos de realización con carácter ilustrativo no limitativo de la presente invención. Según una realización preferida el dispositivo ultrasónico propuesto estará especialmente adaptado para su uso en una máquina de extrusión de polímeros (con o sin aditivos).
Dicho extrusor incluye un aparato extrusor de polímero que introduce a presión el polímero fundido en una cámara 10 a través de un orificio de entrada 11. Dicha cámara dispondrá, además del orificio de entrada 11, de un orificio de alojamiento del sonotrodo 13 y de un orificio de salida 12 conectado a una hilera de conformado que determina la geometría del producto de polímero extruido producido por dicho aparato extrusor..
Los orificios de entrada 11 y de salida 12 pueden estar alineados o no alineados.
El aparato extrusor de polímero incluye, en este ejemplo, una cámara de fusión cilíndrica, que contiene uno o dos husillos y una entrada de polímero granular en el inicio de la cámara de fusión cilíndrica, aunque otras realizaciones también se contemplan. En los aparatos de este tipo, el giro de los husillos comprime el polímero, lo transporta, lo amasa y lo mezcla con aditivos en caso de haberlos, pudiendo incluir además calentadores que eleven la temperatura del polímero para favorecer su fusión. El flujo de polímero fundido es introducido en la cámara que contiene la porción distal del cabezal ultrasónico a través de un orificio de entrada 11.
Dicha cámara que contiene la porción distal del cabezal ultrasónico puede estar conectada, a través del orificio de entrada, al final del aparato extrusor, o por el contrario puede estar integrada en una porción intermedia de dicho aparato extrusor, de modo que la vibración producida por el cabezal ultrasónico se aplique al polímero contenido en el aparato extrusor. En tal realización el husillo, o los husillos, preferiblemente atravesarán la citada cámara, aunque también se contempla que se sitúen uno o dos husillos antes y uno o dos después de la citada cámara.
El dispositivo ultrasónico propuesto está formado por un transductor ultrasónico 25 generador de vibración en conexión con un cabezal ultrasónico 20 al que le transmite la vibración generada.
Dicho cabezal ultrasónico 20 estará a su vez formado por un amplificador ultrasónico 24 en contacto directo con el transductor ultrasónico 25, y por un sonotrodo 23 conectado a dicho amplificador ultrasónico 24.
Una porción distal 21 del cabezal ultrasónico 20, correspondiente a una porción del sonotrodo 23, estará contenido dentro de la cámara 10 introducida en su interior en voladizo a través del orificio de alojamiento del sonotrodo 13, quedando dicha porción distal 21 en contacto con el polímero fundido a presión al que le aplicará vibración modificando sus propiedades antes de salir a través del orificio de salida 12 de la cámara.
El resto del cabezal ultrasónico 20 constituye una porción proximal 22 que queda fuera de la cámara 10.
Los transductores ultrasónicos 25 generan típicamente una vibración en forma de onda sinusoidal que se propaga en el cabezal ultrasónico 20 en forma de onda estacionaria. Cualquier cuerpo sometido a una onda estacionaria generará uno o varios planos nodales en los que la amplitud de la vibración será nula en todo momento.
El cabezal ultrasónico 20 propuesto estará configurado para que un primer plano nodal PN1 quede definido entre la porción distal 21 y la porción proximal 22. Esto permite que en coincidencia con dicho primer plano nodal PN1 se pueda disponer un sello anular 30 alrededor y en contacto con el cabezal ultrasónico 20, sellando así el orificio de alojamiento del sonotrodo 13 evitando que el polímero fundido a presión contenido en la cámara 10 fluya hacia el exterior de la cámara 10 a su través.
Dicho sello anular 30 podría afectar a la vibración del cabezal ultrasónico 20, o dicha vibración podría afectar al sellado producido por el sello anular 30. Por este motivo se propone que el sello anular 30 conste de un cuerpo tubular a través del cual se inserta la porción distal 21 del cabezal ultrasónico 20, estando dicho cuerpo tubular dotado de una superficie anular de sello anular 30 paralela y coplanar con el primer plano nodal PN1 del cabezal ultrasónico 20. El cabezal ultrasónico 20 también dispone de una primera superficie S1 anular coplanar con el primer plano nodal PN1 complementaria con la superficie anular del sello anular 30.
En posición ensamblada el cabezal ultrasónico 20 se dispone con su primera superficie S1 anular apoyada y en contacto con la superficie anular del sello anular 30.
Al ser dichas superficies coplanares con el primer plano nodal PN1 la amplitud de la vibración en todos los puntos de dicha superficie anular será igual a cero, por lo que el sellado producido entre ambas no se verá afectado por la vibración del cabezal ultrasónico 20.
El cabezal ultrasónico 20 estará también configurado para generar, en su porción proximal 22, un segundo plano nodal PN2 paralelo y distanciado al primer plano nodal PN1. Preferiblemente dicho segundo plano nodal PN2 estará alejado de la unión entre el sonotrodo 23 y el amplificador ultrasónico 24, para evitar someter dicha unión a excesivos esfuerzos que pudieran dañar los medios de unión, como por ejemplo una unión roscada.
El cabezal ultrasónico 20 dispondrá además de una segunda superficie S2 paralela a la primera superficie S1 y coplanar o adyacente al segundo plano nodal PN2, de modo que la amplitud de la vibración en la segunda superficie S2 será nula o muy reducida.
La segunda superficie S2 podrá estar formada por múltiples segundas superficies parciales todas ellas coplanares entre sí, formando una superficie anular discontinua, sin que esto afecte a la invención.
Apoyado y en contacto con la segunda superficie S2 se coloca un dispositivo de anclaje 40, que en esta realización se propone que sea una placa plana dotada de un agujero central pasante a través del cual pasa parte del cabezal ultrasónico 20, quedando la periferia de dicho agujero central en contacto con la segunda superficie S2 del cabezal ultrasónico 20.
Un dispositivo de presión 41 aplica una presión a dicho dispositivo de anclaje 40 en una dirección perpendicular a los primer y segundo planos nodales PN1 y PN2, que se transmite al cabezal ultrasónico 20 a través de la segunda superficie S2, comprimiendo parte del cabezal ultrasónico 20 contra el sello anular 30, asegurando así que la presión del polímero fundido contenido en la cámara 10 no provoca filtraciones a través de la unión del sello anular 30 con la primera superficie S1 del cabezal ultrasónico 20. La presión ejercida por el dispositivo de presión 41 será mayor que la presión del polímero fundido de la cámara 10.
La disposición de la primera superficie S1 y la geometría del sello anular 30, junto con la dirección de la compresión ejercida sobre el cabezal ultrasónico 20, produce un sellado entre el cabezal ultrasónico 20 y el sello anular 30 en una dirección axial de dicho cabezal ultrasónico 20, en vez de en una dirección radial como es habitual en el sector. En la presente realización el dispositivo de presión 41 consta de al menos dos barras paralelas entre sí y perpendiculares a los primer y segundo planos nodales PN1 y PN2 del cabezal ultrasónico 20 que tienen un extremo unido a un cuerpo que contiene la cámara 10 y un extremo que atraviesa agujeros pasantes del dispositivo de anclaje 40, permitiendo un guiado del dispositivo de anclaje en una dirección axial definida por las barras.
Dichas barras serán preferiblemente barras roscadas y dispondrán de unas tuercas a modo de dispositivo de apriete 42 que permitan desplazar el dispositivo de anclaje 40 hacia el cuerpo que contiene la cámara 10 comprimiendo el cabezal ultrasónico 20 interpuesto. Alternativamente se contempla que las barras roscadas puedan girar, por ejemplo, accionadas por un motor, estando las tuercas fijadas o integradas en el dispositivo de anclaje 40.
Se propone también que el sello anular 30 sea una pieza independiente del cuerpo que contiene la cámara 10, facilitando así su mantenimiento y sustitución. En tal caso el cuerpo que contiene la cámara 10 dispondrá, alrededor del orificio de alojamiento del sonotrodo 13, de una tercera superficie S3 paralela y enfrentada a la primera superficie S1 del cabezal ultrasónico 20, y el sello anular 30 tendrá también una superficie plana anular configurada para quedar asentada sobre la tercera superficie S3, aprisionando el sello anular 30 entre el cabezal ultrasónico 20 y el cuerpo que contiene la cámara 10. La presión ejercida por el dispositivo de presión asegura que ambas juntas del sello anular 30 son estancas evitando la salida de polímero fundido.
Se entenderá que las diferentes partes que constituyen la invención descritas en una realización pueden ser libremente combinadas con las partes descritas en otras realizaciones distintas, aunque no se haya descrito dicha combinación de forma explícita, siempre que no exista un perjuicio en la combinación.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo ultrasónico para máquina de extrusión de polímeros que comprende:
una cámara (10) dotada de un orificio de entrada (11) de polímero fundido presurizado, de un orificio de salida (12) de polímero fundido presurizado, y de un orificio de alojamiento del sonotrodo (13), siendo dicha cámara conectable o integrable en un aparato extrusor de polímero para el suministro de polímero fundido presurizado al orificio de entrada;
un cabezal ultrasónico (20) que incluye al menos un sonotrodo (23), estando el cabezal ultrasónico (20) dotado de una porción distal (21) y de una porción proximal (22) separadas por un primer plano nodal (PN1), en donde la porción distal (21) está totalmente constituida por dicho sonotrodo (23) y queda introducida en la cámara (10) a través del orificio de alojamiento del sonotrodo (13) proyectándose en voladizo dentro de la cámara (10), estando prevista la porción distal (21) para quedar en contacto con el polímero fundido presurizado contenido en la cámara (10), y
en donde la porción proximal (22), que está al menos parcialmente constituida por dicho sonotrodo (23), queda fuera de la cámara (10) y en conexión con un transductor ultrasónico (25) e incluye al menos un segundo plano nodal (PN2) alejado de y paralelo al primer plano nodal (PN1);
un sello anular (30) en contacto con el cabezal ultrasónico (20) en coincidencia con el primer plano nodal (PN1) y estando el sello anular (30) configurado para sellar el orificio de alojamiento del sonotrodo (13) de la cámara (10) conteniendo el polímero fundido presurizado;
caracterizado porque
el primer plano nodal (PN1) es coplanar con una primera superficie (S1) anular del cabezal ultrasónico (20) sobre la que se apoya una superficie anular del sello anular (30) paralela a la primera superficie (S1);
el segundo plano nodal (PN2) es coplanar con o adyacente a una segunda superficie (S2) del cabezal ultrasónico (20), paralela a la primera superficie (S1),
un dispositivo de anclaje (40) fijado o apoyado sobre dicha segunda superficie (S2),
un dispositivo de presión, configurado para aplicar presión a dicho dispositivo de anclaje (40) en una dirección perpendicular a la primera superficie (S1), y transmitir dicha presión al sello anular (30) a través de la compresión de la porción proximal (22) del cabezal ultrasónico (20) produciendo un sellado en malla de la cámara (10).
2. Dispositivo según la reivindicación 1 en donde la porción proximal (21) del cabezal ultrasónico (20) está al menos parcialmente constituida por un amplificador ultrasónico (24) interpuesto entre el sonotrodo (23) y el transductor ultrasónico (25).
3. Dispositivo según la reivindicación 2 en donde el segundo plano nodal (PN2) está alejado de la unión entre el sonotrodo (23) y el amplificador ultrasónico (24).
4. Dispositivo según la reivindicación 1 en donde toda la porción proximal (22) del cabezal ultrasónico (20) está constituida por el sonotrodo (23).
5. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la porción distal (21) del cabezal ultrasónico (20) tiene un diámetro menor que la porción proximal (22) del cabezal ultrasónico (20).
6. Dispositivo según la reivindicación 5 en donde la transición entre la porción distal (21) de menor diámetro y la porción proximal (22) de mayor diámetro define la primera superficie (S1) anular.
7. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la cámara (10) dispone de una tercera superficie (S3) anular alrededor del orificio del sonotrodo (13) enfrentada a la primera superficie (S1) anular del cabezal ultrasónico (20), y en contacto con otra superficie anular del sello anular (30), el cual es un cuerpo tubular aprisionado entre la primera superficie (S1) anular y la tercera superficie (S3) anular.
8. Dispositivo según la reivindicación 7 en donde la tercera superficie (S3) anular define un asiento anular configurado para proporcionar un posicionado preciso del sello anular (30).
9. Dispositivo según la reivindicación 7 o 8 en donde el sello anular (30) es metálico o cerámico.
10. Dispositivo según la reivindicación 7, 8 o 9 en donde el sello anular (30) define un hueco interior con una sección transversal mayor que la sección transversal de la porción distal (21) del sonotrodo (20).
11. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el dispositivo de presión incluye unos conectores unidos por un extremo al dispositivo de anclaje (40) y por otro extremo a un cuerpo que contiene la cámara (10).
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