ITMI20010115A1 - Gruppo vite per estrusore - Google Patents

Description

Descrizione del brevetto per invenzione

avente per titolo:

"Gruppo vite per estrusore"

SFONDO DELL'INVENZIONE

1. CAMPO DELL'INVENZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un gruppo vite per uso in un estrusore bivite per impastare materiali che devono essere impastati, come gomma e materiale plastico.

2. DESCRIZIONE DELLA TECNICA CORRELATA

Generalmente, un estrusore bivite viene costruito montando una coppia di gruppi vite nell'interno di un cilindro avente una camera estendentesi da un lato all'altro lato, nel quale contesto ciascuno dei gruppi vite è una combinazione di segmenti impastanti, come rotori impastanti e dischi impastanti, e segmenti a viti. Un prodotto impastato viene prodotto in continuo per mezzo di una serie di operazioni consistenti nel caricare un materiale che deve essere impastato, come gomma o un materiale plastico, nel cilindro, attraverso un'apertura di ingresso in corrispondenza di un lato, impastare il materiale caricato per mezzo dei segmenti impastanti mentre il materiale sta venendo fatto avanzare verso l'altro lato quale conseguenza della rotazione dei gruppi vite, in tal modo formando un prodotto impastato in uno stato di impastatura desiderato, ed estrudere il prodotto impastato al di fuori del cilindro da un'estremità di puntale anteriore dell'estrusore (vedere le Figure 1A e 1B per la struttura generale).

I rotori impastanti menzionati sopra hanno giochi delle rispettive estremità circonferenziali che sono maggiori dì quelli dei dischi impastanti, e pertanto sono vantaggiosi in quanto un materiale che deve essere impastato, che comprende porzioni del materiale che devono essere ancora impastate, e porzioni di materiale già impastate, può essere impastato a temperature relativamente basse. Tuttavia, dato che i maggiori giochi delle estremità circonferenziali fanno sì che il materiale sottoposto a impastatura aderisca ad una superficie di parete interna del cilindro, i rotori impastanti comportano lo svantaggio che aumenta la probabilità che il materiale sottoposto a impastatura possa deteriorarsi a causa del lungo tempo di permanenza nell'interno del cilindro, oppure che il gruppo vite possa essere danneggiato quale conseguenza dell'applicazione parziale di un carico ai rotori impastanti .

Recentemente, tenendo conto degli svantaggi di cui sopra, è stato proposto un estrusore bivite comprendente, come mostrato in Figura 11, una coppia di rotori impastanti 51 e 51, ciascuno dei quali è dotato di lame impastanti 51a e 51b, che sono formate così da avere forme del contorno che consentono ai rotori impastanti 51 e 51 di ingranare completamente l'uno con l'altro quando due gruppi vite, e precisamente un gruppo vite di sinistra ed un gruppo vite di destra, sono disposti come mostrato, in particolare una (51a) delle lame impastanti essendo configurata in modo tale da fornire un gioco minore dell'estremità circonferenziale (vedere la pubblicazione di domanda di brevetto giapponese non esaminata No. 10-264.148). Con questa struttura, il materiale che deve essere sottoposto a impastatura, che è aderente alla parete della superficie interna del cilindro, può essere raschiato via dalla lama impastante 51a che presenta il minor gioco dell'estremità circonferenziale, contemporaneamente garantendo vantaggi derivanti dal fatto che uno dei rotori impastanti 51 e 51 ingrana con ciascun altro elemento funzionale per impedire al materiale sottoposto a impastatura di aderire all'altro elemento funzionale, e la lama impastante 51b avente il gioco dell'estremità circonferenziale maggiore serve per impastare e disperdere il materiale in lavorazione di impastatura conferendogli uno stato soddisfacente, in tal modo impedendo che la temperatura aumenti eccessivamente .

Tuttavia, nella struttura convenzionale descritta sopra, dato che le lame impastanti 51a e 51b sono formate in modo tale da consentire ai rotori impastanti 51 e 51 di ingranare completamente gli uni con gli altri, le forme delle sezioni dei rotori impastanti 51 e 51 non concordano con quelle dei dischi impastanti e delle viti. Più specificamente, in Figura 11, la distanza tra gli assi dei gruppi vite di sinistra e di destra è costante, e i rotori impastanti di sinistra e di destra 51 e 51 sono completamente ingranati l'uno con l'altro. Perciò, osservando una certa sezione, quando una lama impastante del rotore impastante di destra, che ha un gioco in corrispondenza dell'estremità circonferenziale maggiore, è in una posizione orizzontale, una porzione ventrale relativamente sottile dell'opposto rotore impastante di sinistra è in una relazione opposta. Al contrario, quando l'altra lama impastante del rotore impastante di destra, che ha il gioco di estremità circonferenziale minore e m una posizione orizzontale, una porzione ventrale relativamente spessa del rotore impastante di sinistra opposto è disposta in una relazione opposta. Nella disposizione in cui i rotori impastanti di sinistra e di destra sono completamente ingranati l'uno con l'altro e le lame impastanti di ciascun rotore sono configurate in modo tale da provvedere giochi di estremità circonf erenziale differenti, pertanto, assumendo che i gruppi vite siano tagliati in corrispondenza di una certa sezione, le forme in sezione dei rotori impastanti di sinistra e di destra sono asimmetriche, e pertanto non sono le stesse sui lati di sinistra e di destra. In altri termini, osservando un gruppo vite, la forma della sezione del rotore impastante è cambiata nella sua direzione assiale.

Supponendo ora, come è stato descritto precedentemente, che le forme delle sezioni dei rotori impastanti di sinistra e di destra siano cambiate nella loro rispettiva direzione assiale in modo tale da consentire ai due rotori impastanti di ingranare completamente l'uno con l'altro, cioè, che i rotori impastanti di sinistra e di destra siano formati in modo tale da avere le forme delle rispettive sezioni asimmetriche sui lati di sinistra e di destra, se due segmenti adiacenti nella direzione assiale di un gruppo vite hanno forme delle rispettive sezioni differenti l'una dall'altra, due segmenti adiacenti nella direzione assiale dell'altro gruppo vite, che sono rispettivamente ungranati con i primi due segmenti adiacenti, hanno anch'essi forme delle rispettive sezioni che sono differenti l'una dall'altra. Questo significa che, tra quattro segmenti dei gruppi vite di sinistra e di destra, coppie dei quali sono opposti nella direzione trasversale e adiacenti l'uno all'altro nella direzione assiale, ciascuna coppia di segmenti in una relazione obliquamente opposta non ingraneranno correttamente l'uno con l'altro. In altre parole, i segmenti dei due gruppi vite che sono in una relazione obliquamente opposta e non dovranno ingranare l'uno con l'altro in una corretta condizione di assemblaggio, sono disposti fianco a fianco nella direzione trasversale in corrispondenza di porzioni di connessione tra i segmenti assialmente adiacenti dei gruppi vite in seguito a un leggero spostamento nella direzione assiale, e quindi interferiscono recìprocamente in corrispondenza delle porzioni di connessione, poiché i rotori impastanti di sinistra e di destra hanno forme differenti della rispettiva sezione. Così, se due segmenti adiacenti di ciascun gruppo vite nella direzione assiale hanno forme differenti delle rispettive sezioni in corrispondenza di una porzione di connessione tra i segmenti, i rotori di sinistra e di destra interferiscono l'uno con l'altro in corrispondenza delle porzioni di connessione in seguito a un leggero spostamento assiale (movimento relativo) dei rotori di sinistra e di destra nella loro direzione assiale.

Pertanto, la tecnica correlata richiede l'inserimento di un elemento distanziatore nella porzione di connessione tra ciascuna coppia di segmenti assialmente adiacenti di ciascun gruppo vite. L'elemento distanziatore ha uno spessore sufficientemente grande per assorbire un tale piccolo spostamento del rotore nella direzione assiale, e inoltre ha una forma della sezione scelta in modo tale che gli elementi distanziatori disposti in una relazione di opposizione non potranno interferire reciprocamente a causa delle forme delle loro rispettive sezioni.

Nel caso dell'inserimento di tali elementi distanziatori, i detti elementi distanziatori generano traferri tra i segmenti e pertanto provocano l'insorgenza di un problema derivante dal fatto che, dato che il materiale che deve essere sottoposto a impastatura tende a rimanere bloccato nei traferri per un tempo di permanenza lungo, e a deteriorasi, non si impedisce in misura sufficiente una degradazione della qualità del prodotto impastato causata dal deterioramento del materiale che deve essere impastato .

Inoltre, quando il gioco in corrispondenza delle estremità del segmento a rotori viene variato a intervalli corti nella direzione assiale per ridurre un carico parzialmente applicato al segmento a rotori, si deve predisporre un segmento a rotori avente una dimensione corta nella direzione assiale. Questo conduce ad un altro problema, consistente nel fatto che il costo di fabbricazione del rotore aumenta, e l'operazione di assemblaggio richiede più tempo, e comporta un maggior costo di manodopera.

SOMMARIO DELL 'INVENZIONE

In accordo con quanto precede, uno scopo della presente invenzione è provvedere un gruppo vite che sia in grado di impedire in misura sufficiente una degradazione della qualità di un prodotto impastato attribuibile alla permanenza di un materiale che deve essere impastato per un lungo periodo di tempo, consenta una facile variazione del gioco di estremità circonferenziale di un segmento a rotori nella direzione assiale, e sia in grado di ridurre un carico parzialmente applicato al segmento a rotori, in tal modo impedendo un danneggiamento del segmento a rotori.

Secondo la presente invenzione, in un gruppo vite per un estrusore bivite per la mescolazione e dispersione di un materiale che deve essere impastato a dare un prodotto impastato avente un desiderato stato di impastatura, il gruppo vite comprende un segmento a rotori comprendente almeno un rotore impastante, il rotore impastante avendo una pluralità di lame impastanti, che generano una pluralità di giochi in corrispondenza delle rispettive estremità circonferenziali, che sono differenti gli uni dagli altri almeno nella direzione circonferenziale, ed aventi la stessa forma della sezione nella direzione assiale, tranne che per le porzioni di cresta delle loro rispettive lame impastanti; e un segmento a viti comprendente almeno una vite, una porzione di detto segmento a viti, tranne che per le porzioni di cresta delle lame della vite di esso, avendo la stessa forma della sezione di una porzione del detto segmento a rotori, tranne che per le porzioni di cresta delle dette lame impastanti.

Il gruppo vite per l'estrusore bivite secondo la presente invenzione può ulteriormente comprendere un segmento a dischi impastanti comprendente almeno un disco impastante, una porzione di detto segmento a dischi impastanti, tranne che per le porzioni di cresta delle sue lame a dischi avendo la stessa forma della sezione della porzione di detto segmento a rotori, tranne che per le porzioni di cresta delle dette lame impastanti.

Inoltre, nel gruppo vite per l'estrusore bivite secondo la presente invenzione, tutti i membri dei segmenti possono avere una forma della sezione, che è la stessa della sezione della porzione del segmento a rotori, tranne che per le porzioni di cresta delle lame impastanti.

Nella presente invenzione, per necessariamente uno dei segmenti che costituiscono un gruppo vite, un intero segmento ha la stessa forma della sezione nella direzione assiale. Inoltre, segmenti differenti hanno anche la stessa forma della sezione. Questa forma della sezione è scelta in modo tale che i gruppi vite di sinistra e di destra possano essere ingranati l'uno con l'altro in misura sufficiente, sebbene non completamente. Inoltre, le distanze (gioco in corrispondenza delle estremità circonferenziali) tra l'estremità circonferenziale di una lama e la superficie interna del cilindro ed un angolo di torsione della lama rispetto alla direzione assiale, sono impostate dipendentemente dalla funzione di ciascun segmento. Così, nella presente invenzione, la porzione di cresta della lama è variata dipendentemente dalla funzione di ciascun segmento, mentre è essenziale che i segmenti abbiano la stessa forma della sezione tranne che per porzioni necessarie per regolare la distanza tra l'estremità circonferenziale della lama e la superficie interna del rotore. Nel caso del rotore con due lame, le porzioni di cresta delle lame sono poste distanziate l'una dall'altra di una distanza angolare corrispondente ad un angolo al centro di 180°. Inoltre, a condizione che tra i segmenti sia conservata la stessa forma della sezione, l'angolo di torsione della lama con riferimento alla direzione assiale può essere differente da un segmento all'altro.

Usualmente, nel segmento a rotori, la distanza intercorrente tra l'estremità circonferenziale della lama e la superficie interna del cilindro è aumentata in modo tale che il materiale che sta venendo impastato passi facilmente attraverso il gioco esistente in corrispondenza dell'estremità circonferenziale delle lame, e l'angolo di torsione della lama con riferimento alla direzione assiale sia ridotto in modo tale che il materiale che sta venendo impastato sia facilmente sottoposto a una forza di taglio. Nel segmento a viti, la distanza intercorrente tra l'estremità circonferenziale della lama e la superficie interna del cilindro è ridotta allo scopo di aumentare la capacità di alimentazione del materiale che sta venendo impastato contemporaneamente staccandolo con un'azione raschiante, e l'angolo di torsione della lama con riferimento alla direzione assiale è aumentato allo scopo di aumentare la capacità di alimentazione del materiale nella direzione assiale, con contemporanea azione di impastatura.

Con la struttura descritta sopra della presente invenzione, i membri dei segmenti comprendenti il rotore impastante, che sono assemblati a costituire il gruppo vite, hanno la stessa forma della rispettiva sezione, tranne che per le porzioni di cresta delle lame impastanti. Pertanto, anche quando il gruppo vite è disposto in coppia, sui lati di sinistra e di destra, e il rotore impastante è connesso direttamente ad un altro membro del segmento ed è ingranato in misura sufficiente, i gruppi a viti di sinistra e di destra non interferiranno l'uno con l'altro in corrispondenza di alcuna porzione di connessione dei membri dei segmenti. Quale risultato, non verranno generati traferri tra il rotore impastante e l'altro membro del segmento, tranne che nel caso di inserimento di un elemento distanziatore tra essi. Pertanto, è possibile impedire soddisfacentemente una degradazione della qualità, come una variazione di una proprietà e la scottatura del prodotto impastato, attribuibile ad un fenomeno consìstente nel fatto che il materiale che deve essere impastato entra in quei traferri e vi rimane per lungo tempo.

Nel gruppo vite per un estrusore bivite secondo la presente invenzione, il rotore impastante può provvedere una pluralità di giochi in corrispondenza delle estremità circonferenziali, che sono l'uno differente dall'altro nella direzione assiale del segmento a rotori.

Con la struttura descritta sopra, dato che una pluralità di giochi in corrispondenza delle estremità circonferenziali sono provveduti nella direzione assiale del segmento a rotori, è possibile ridurre un carico parzialmente applicato al segmento a rotori, e promuovere ulteriormente la dispersione e la mescolazione del materiale oggetto del trattamento di impastatura. Inoltre, dato che il segmento a rotori ha la stessa forma della sezione tranne che per le porzioni di cresta delle lame, i giochi in corrispondenza delle estremità circonf erenziali possono essere variati liberamente nell'ambito di un segmento a rotori nella direzione assiale, ed un carico parzialmente applicato al segmento a rotori potrà essere ridotto con maggiore facilità.

Nel gruppo vite per l'estrusore bivite secondo la presente invenzione, il segmento a rotori può comprendere almeno uno di tre tipi, comprendenti un primo tipo in cui dette lame impastanti sono ritorte in senso orario rispetto alla direzione assiale, un secondo tipo in cui dette lame impastanti si esterndono parallelamente alla direzione assiale, e un terzo tipo in cui dette lame impastanti sono ritorte in senso antiorario con riferimento alla direzione assiale. Quale alternativa, il segmento a rotori può comprendere almeno due di questi tipi, oppure tutti e tre questi tipi.

Con la struttura descritta sopra, dato che una condizione di flusso del materiale che sta venendo impastato viene cambiata dipendentemente dalla direzione di torsione dei rotori impastanti, uno stato di caricamento del materiale che sta venendo impastato nel segmento a rotori può essere impostato a qualsiasi grado desiderato formando il segmento a rotori per mezzo dell'assemblaggio di un'opportuna combinazione dei tre tipi di rotori impastanti aventi direzioni di torsione differenti. Quale risultato, il segmento a rotori può essere formato così da avere le capacità di mescolazione e dispersione ottimali per le proprietà del materiale che deve essere impastato, oppure le capacità di alimentazione ottimali per le proprietà del materiale che deve essere impastato.

Nel gruppo vite per l'estrusore bivite secondo la presente invenzione, il numero di lame impastanti può essere due.

Con la struttura descritta sopra, l'area superficiale della sezione di un percorso di flusso per un materiale che sta venendo impastato viene aumentata, e pertanto la capacità produttiva può essere aumentata. Inoltre, dato che il rotore impastante può essere combinato con il disco impastante e la vite che, nella forma fondamentale, è una vite a due filetti, il gruppo vite può essere facilmente ottenuto in varie configurazioni.

Nel gruppo vite per l'estrusore bivite secondo la presente invenzione, il numero di lame impastanti può essere tre.

Con la struttura descritta sopra, un carico parzialmente applicato al segmento a rotori può essere distribuito in tre direzioni, e pertanto ridotto. Inoltre, dato che la quantità del materiale che sta venendo impastato che passa attraverso i giochi in corrispondenza delle estremità periferiche è aumentata, si consegue una maggiore capacità di dispersione.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La Figura 1 è una vista esplicativa mostrante schematicamente una struttura di un estrusore bivite, nel quale contesto la Figura 1A è una vista frontale e la Figura 1B è una vista in sezione presa lungo la linea di sezione IB-IB;

La Figura 2 è una vista esplicativa mostrante uno stato di rotori impastanti in una camera;

La Figura 3 è una vista prospettica di un rotore impastante, nel quale contesto la Figura 3A mostra un rotore impastante del tipo esercitante una spinta rivolta in avanti (spinta diretta), la Figura 3B mostra un rotore impastante di tipo neutro, e la Figura 3C mostra un rotore impastante del tipo esercitante una spinta rivolta indietro (spinta invertita);

La Figura 4 è una vista esplicativa mostrante stati dei rotori impastanti ed un materiale che deve essere impastato nella camera, nel quale contesto la Figura 4A mostra la relazione tra una porzione di estremità circonferenziale di un rotore impastante più alta, ed una superficie di parete interna della camera; la Figura 4B mostra la relazione tra una porzione di estremità circonferenziale di un rotore impastante più bassa, ed una superficie di parete interna della camera; e la Figura 4C mostra uno stato in cui la porzione di estremità circonferenziale più bassa del rotore impastante si allontana dall'altro rotore impastante;

La Figura 5 è una vista esplicativa mostrante un altro stato combinato di rispettivi segmenti di un gruppo vite;

La Figura 6 è una vista esplicativa mostrante un altro stato combinato di rispettivi segmenti del gruppo vite;

La Figura 7 è una vista esplicativa mostrante un altro stato combinato di rispettivi segmenti del gruppo vite;

La Figura 8 è una vista prospettica di un rotore impastante;

La Figura 9 è una vista prospettica di un altro rotore impastante;

La Figura 10 è una vista esplicativa mostrante ancora un altro stato combinato di rispettivi segmenti del gruppo vite;

La Figura 11 è una vista esplicativa mostrante uno stato di rotori impastanti convenzionali.

DESCRIZIONE DELLE FORME PREFERITE DI REALIZZAZIONE

PRATICA

Una forma preferita di realizzazione pratica della presente invenzione sarà descritta di seguito con riferimento alle Figure da 1 a 10.

Come è mostrato nelle Figure 1A e 1B, un estrusore bivite della presente invenzione comprende due gruppi vite 1 e 1, e un cilindro 3 supportante i due gruppi vite 1 e 1, in una maniera che ne consente la rotazione. Tubi di alimentazione di un fluido di raffreddamento (non mostrati) sono collegati ad una superficie di parete esterna del cilindro 3, in modo tale che un prodotto impastato venga raffreddato attraverso il cilindro 3. Nell'interno del cilindro 3, è formata una camera 4, che si estende da un lato (lato di sinistra nel disegno) fino all'altro lato (lato di destra nel disegno). In corrispondenza di un lato del cilindro 3, è formata un'entrata 3a che è in comunicazione con la camera 4 allo scopo di alimentare un materiale che deve essere impastato, come gomma o un materiale plastico, nella camera 4.

Come è mostrato in Figura 2, la camera 4 è formata in modo tale da avere una sezione verticale avente forma a bozzolo, e comprende una coppia di camere, e precisamente una prima camera di impastatura 4a e una seconda camera di impastatura 4b, ed una porzione di comunicazione 4c destinata,a mettere in comunicazione queste prima e seconda camera di impastatura 4a, 4b, l'una con l'altra. I gruppi vite l e i penetrano attraverso la prima e la seconda camera di impastatura 4a, e rispettivamente 4b, come mostrato nelle Figure 1A e 1B.

I gruppi vite l e i sono disposti con i loro assi estendentisi parallelamente l'uno all'altro, e sono accoppiati ad un meccanismo motore installato all'esterno del cilindro (non mostrato), allo scopo di essere messi in rotazione nella stessa direzione. I centri 0 (assi) intorno ai quali i due gruppi vite 1 e 1 sono posti in movimento di rotazione dal meccanismo motore coincidono con i centri delle camere nel cilindro 3. Si osservi che, come mostrato in Figura 2, i centri delle camere esistono nella prima e nella seconda camera di impastatura 4a, 4b della camera 4, e indicano punti centrali posti equidistanti dalle superfici di pareti interne delle camere impastatrici 4a, 4b, ciascuna avente una sezione avente la forma di un arco.

Inoltre, come è mostrato in Figura 1A, ciascuno dei gruppi vite l e i comprende due segmenti a viti 11, del tipo a due lame per spingere il materiale che sta venendo impastato fuori dal lato opposto, segmenti a rotori 12 del tipo a due lame per mescolare e disperdere il materiale che sta venendo impastato, e segmenti 13 a dischi impastanti del tipo a due lame aventi la funzione principale di mescolare il materiale che sta venendo impastato. I segmenti a viti 11 sono disposti in posizioni a monte, centrale e a valle lungo il gruppo vite 1. Tra i segmenti a viti 11 a monte e centrale, è disposto un segmento a rotori 12 del primo stadio e i segmenti impastanti 13 e 13 sono disposti su entrambi i lati del segmento a rotori 12 del primo stadio. Inoltre, tra i segmenti a viti 11 centrale e a valle, è disposto un segmento a rotori 12 del secondo stadio, ed un segmento a viti 11a e il segmento a dischi impastanti 13 sono disposti in quest'ordine a valle del segmento a rotori 12 del secondo stadio.

Il segmento a viti 11 comprende una pluralità di viti Ila. Ciascuna vite 11a ha una sezione di forma tale che le lame sono disposte in una relazione di reciproca opposizione ad una distanza angolare di 180° intorno al loro centro di rotazione 0. Le lame sono formate in modo tale da avere superfici di pareti esterne ritorte a spirale nella direzione assiale. Le viti Ila sono interconnesse in modo tale che le loro lame sono allineate le une alle altre, in tal modo costituendo il segmento a viti 11 per provocare l'avanzamento del prodotto impastato attraverso scanalature tra le lame.

Il segmento a dischi impastanti 13 comprende una pluralità di dischi impastanti 13a nella forma di lastre piatte. Ciascun disco impastante 13a ha una forma della sezione trasversale che è eguale a quella della vite Ila; in altri termini, le lame sono disposte in una relazione di reciproca opposizione a 180° intorno al loro centro di rotazione 0. Inoltre, i dischi impastanti 13a sono interconnessi in modo tale che le lame dei dischi impastanti 13a e 13a adiacenti sono sfasate di 60° l'una rispetto all'altra, in tal modo costituendo il segmento 13 a dischi impastanti per impastare il materiale che deve essere impastato attraverso giochi in corrispondenza delle estremità circonferenziali tra le creste delle lame e la superficie di parete interna della camera 4.

Il segmento a rotori 12 è strutturato nella forma di una combinazione di rotori impastanti 14, 16 dei tipi esercitanti una spinta rivolta in avanti e una spinta rivolta indietro. Il segmento a rotori 12 può ulteriormente comprendere un rotore impastante 15 del tipo neutro, mostrato in Figura 3B. Come è mostrato in Figura 2, i rotori impastanti 14-16 hanno coppie di lame impastanti 14a-16a, ciascuna coppia essendo disposta in una relazione di reciproca opposizione ad una distanza angolare di 180° intorno al loro centro di rotazione 0. tranne che per le porzioni di cresta, le lame impastanti 14a-16a hanno le stesse forme delle sezioni come quelle della vite Ila e del disco impastante 13a.

Come è mostrato in Figura 3A, le lame impastanti 14a del rotore impastante 14 del tipo applicante una spinta rivolta in avanti sono ritorte a spirale in senso orario con riferimento alla direzione assiale, in modo tale che il prodotto impastato viene fatto avanzare nella direzione di flusso del materiale che sta venendo impastato. In tal modo, il rotore impastante 14 del tipo esercitante una spinta rivolta in avanti svolge la funzione di provocare l'avanzamento del prodotto impastato, allo scopo di aumentare la capacità produttiva. Inoltre, come è mostrato in Figura 3B, le lame impastanti 15a del rotore impastante 15 di tipo neutro sono formate parallele alla direzione assiale in modo tale che il movimento del prodotto impastato non viene accelerato né in avanti, né indietro. Così, il rotore impastante 15 di tipo neutro svolge la funzione di aumentare il grado di caricamento e di impastatura del prodotto impastato, che viene realizzato dal segmento a rotori 12. Inoltre, come è mostrato in Figura 3C, le lame impastanti 16a del rotore impastante 16 del tipo esercitante una spinta rivolta indietro sono ritorte a spirale in direzione antioraria con riferimento alla direzione assiale, per cui il prodotto impastato viene forzato a fluire indietro contro la direzione di flusso del materiale che sta venendo impastato. Così, il rotore impastante 16 del tipo che esercita una spinta rivolta indietro svolge la funzione di aumentare i gradi di caricamento e di impastatura del prodotto impastato, che sono conseguiti per mezzo del segmento a rotori 12.

Inoltre, le lame impastanti 14a-16a dei rotori impastanti 14-16 hanno porzioni di cresta divise assialmente in porzioni di estremità periferiche più alte 14b-16b e porzioni di estremità periferiche più basse 14c-16c. Ciascuna coppia delle porzioni di estremità periferiche più alte 14b-16b e delle porzioni di estremità periferiche più basse 14c-16c sono disposte in una relazione di reciproca opposizione a 180° intorno al centro (asse) 0 di rotazione dì esse, in modo tale che entrambe le porzioni di estremità periferiche 14b-16b e 14c-16c saranno presenti in tutta la direzione circonferenziale dei rotori impastanti 14-16.

Come si può vedere dalla Figura 2, le porzioni di estremità periferiche più alte 14b-16b sono formate in modo tale che, quando i rotori impastanti 14-16 sono inseriti nel cilindro 3, ciascuna porzione di estremità circonferenziale più alta definirà un gioco in corrispondenza dell'estremità circonferenziale tra se stessa e la superficie di parete interna della camera 4, piccolo. Con questa disposizione, le porzioni di estremità periferiche più alte 14b-16b svolgono ciascuna la funzione, quando i rotori impastanti sono posti in movimento di rotazione, non soltanto allo scopo di consentire che parte del materiale che sta venendo impastato passi attraverso il gioco dell'estremità circonferenziale piccolo, contemporaneamente applicando una forza di taglio di alta intensità alla parte del materiale, ma anche di staccare, in seguito ad un'azione di raschiatura, uno strato superficiale del materiale che sta venendo impastato, che si è attaccato aderendo alla superficie di parete interna della camera 4, in tal modo migliorando l'efficienza di raffreddamento. Inoltre, le porzioni di estremità periferiche più alte 14b-16b svolgono ciascuna la funzione di migliorare l'efficienza di impastatura e l'efficienza di dispersione, provocando il movimento assiale della maggior parte del materiale che sta venendo impastato, che si trova sul lato rivolto in avanti, per accelerare il flusso del materiale che sta venendo impastato nella direzione assiale, e accelerare il flusso del materiale che sta venendo impastato tra la prima e la seconda camera di impastatura 4a, 4b. Il gioco in corrispondenza delle estremità periferiche di ciascuna delle porzioni di estremità periferiche più alte 14b-16b può essere impostato così da essere eguale a, o maggiore di, quello del segmento a dischi impastanti o a viti.

D'altra parte, le porzioni di estremità periferiche più basse 14c-16c sono formate ciascuna in modo tale da provvedere un gioco in corrispondenza delle estremità periferiche tra se stesse e la superficie di parete interna della camera 4 più ampio di quello generato dalle porzioni di estremità periferiche più alte 14b-16b. Con questo tipo di configurazione, le porzioni di estremità periferiche più basse 14c-16c svolgono ciascuna la funzione, quando i rotori impastanti 14-16 sono posti in rotazione, non soltanto di impartire una piccola forza di taglio al materiale che sta venendo impastato in corrispondenza del gioco in corrispondenza delle estremità periferiche allo scopo di aumentare la quantità di materiale che sta venendo impastato che passa attraverso il gioco in corrispondenza delle estremità periferiche, in tal modo accelerando il flusso del materiale che sta venendo impastato in ciascuna delle prima e seconda camera di impastatura 4a, 4b, ma anche di impedire di applicare localmente una forza di taglio di alta intensità al materiale che sta venendo impastato, in tal modo sopprimendo un eccessivo aumento della temperatura del materiale che sta venendo impastato.

In generale, i rotori impastanti 14-16 sono preferibilmente regolati dipendentemente dai casi di applicazione, come segue. Nel caso dell'ottenimento di un prodotto impastato per mezzo dell'impastatura e dispersione di sostanze, come materiali a bassa viscosità, cariche fini e pigmenti, i rotori impastanti 14-16 sono predisposti in modo tale che le lame impastanti 14a-16a provvederanno nel complesso giochi in corrispondenza delle estremità circonf erenziali , che sono di ampiezza relativamente grande. Nel caso dell'ottenimento di un prodotto impastato mediante impastatura e dispersione di materiali ad alta viscosità, i rotori impastanti 14-16 sono predisposti in modo tale che le lame impastanti 14a-16a provvederanno nel loro complesso giochi di estremità circonf erenziale di ampiezza relativamente grande .

Di seguito si descrivono la preparazione il funzionamento dell'estrusore bivite avente la struttura descritta sopra.

Quale prima operazione, si fabbricano i rotori impastanti 14-16 aventi le forme delle sezioni a due lame che sono le stesse di quelle della vite Ila e del disco impastante 12a. Tagliando le porzioni di cresta delle lame impastanti 14a-16a orizzontalmente o in forme curve convesse, si formano le porzioni di estremità periferiche più alte 14b-16b e le porzioni di estremità periferiche più basse 14c-16b.

Successivamente, si fabbrica il segmento a rotori 12 combinando i diversi tipi di rotori impastanti 14-16, secondo quanto mostrato nelle Figure da 3A a 3C, nella corretta combinazione . Successivamente si assembla il gruppo vite 1 connettendo i segmenti a rotori 12, i segmenti a viti 11, e i segmenti a dischi impastanti 13 nel corretto ordine, come mostrato in Figura 1A. Due gruppi vite l e i così assemblati sono inseriti nel cilindro 3 e sono fatti ingranare in misura sufficiente. A questo punto, dato che i segmenti 11-13 hanno la stessa forma della sezione tranne che per le porzioni di cresta dei segmenti a rotori 12, i due gruppi vite non interferiranno l'uno con l'altro in alcuna delle porzioni di connessione dei segmenti 11-13, anche quando tutti i segmenti 11-13 sono direttamente interconnessi senza l'uso tìgli elementi distanziatori.

Incidentalmente, nei tre tipi di rotori impastanti mostrati nelle Figure da 3A a 3C, gli angoli di torsione delle lame con riferimento alla direzione assiale sono diversi gli uni dagli altri, ma in tutti i tipi è conservata la stessa forma della sezione, tranne che per le porzioni di cresta delle lame.

Successivamente, un materiale che deve essere impastato, come gomma, materiale plastico e materiale di carica, viene alimentato in continuo nella camera 4 attraverso l'entrata 3a, mentre i gruppi vite 1 e 1 sono tenuti in rotazione nella stessa direzione. Immediatamente prima o dopo l'inizio dell'alimentazione del materiale, un fluido di raffreddamento, come acqua di raffreddamento, viene introdotto nei, e fatto fluire attraverso i, tubi di raffreddamento, che sono congiunti alla superficie di parete esterna del cilindro 3, in modo tale che il materiale che sta venendo impastato nella camera 4 viene raffreddato attraverso il cilindro 3. Dipendentemente dalla composizione o dai tipi di materiali da impastare, ad esempio per un materiale con cariche, i materiali che stanno venendo impastati possono essere riscaldati per mezzo dell'introduzione e flusso di un fluido termovettore, come acqua calda o vapor d'acqua, attraverso i tubi di raffreddamento, oppure riscaldando elettricamente il cilindro.

Il materiale che deve essere impastato, che è stato caricato nella camera 4, avanza in direzione del disco impastante a valle 13 conseguentemente alla rotazione del segmento a viti 11. Dopo essere stato impastato ad opera del disco impastante 13, il materiale impastato raggiunge il segmento a rotori del primo stadio 12 in cui, come mostrato in Figura 2, il materiale comincia ad essere impastato ad opera delle lame impastanti 14a, 16a dei rotori impastanti 14, 16 nel segmento a rotori 12 del primo stadio.

Il processo di impastatura sarà descritto in maggior dettaglio con riferimento alle Figure da 4A a 4C. Dato che la porzione di estremità circonferenziale più alta 14b, 16b di ciascun tipo di rotore impastante 14, 16 definisce un gioco di estremità circonf erenziale più piccolo, la quantità di un materiale che deve essere impastato e del rispettivo materiale già impastato che passa attraverso il gioco di estremità circonferenziale più piccolo, è anch'essa piccola. Pertanto, il materiale che deve essere impastato che si trova anteriormente rispetto alla porzione di estremità circonf erenziale più alta 14b, 16b nella direzione di rotazione è fatto prevalentemente fluire assialmente e forzato a muoversi verso la porzione di estremità circonf erenziale più bassa 14c, 16c adiacente alla porzione di estremità circonf erenziale più alta 14b, 16b nella direzione assiale, mentre parte del materiale che deve essere impastato passa attraverso il gioco di estremità circonferenziale più piccolo. Tale parte del materiale che deve essere impastato viene dispersa, poiché essa è sottoposta ad una forza di taglio di intensità maggiore mentre sta fluendo attraverso il gioco di estremità circonferenziale più piccolo. Contemporaneamente, man mano la parte del materiale che deve essere impastato viene dispersa, la temperatura del materiale che deve essere impastato aumenta bruscamente a causa della maggiore intensità della forza di taglio applicata ad essa. Tuttavia, dato che la maggior parte del materiale che deve essere impastato è fatta fluire assialmente, un aumento di temperatura del materiale che deve essere impastato nel suo complesso viene soppresso. Quale risultato, anche quando il materiale che deve essere impastato ha una bassa temperatura ammissibile, la dispersione del materiale sotto l'azione della forza di taglio di alta intensità può essere continuata senza alcun rischio.

Inoltre, dato che la porzione di estremità circonferenziale più alta 14b, 16b viene spostata e fatta ruotare in posizioni vicine alla superficie di parete interna della camera 4, essa può raschiare via uno strato superficiale del materiale che deve essere impastato, che è aderito alla superficie di parete interna della camera 4. Pertanto, è possibile impedire una degradazione della qualità del materiale provocata dall'adesione del materiale che deve essere impastato alla superficie di parete interna della camera 4, impedendo alla vite di vibrare a causa di un carico parzialmente applicato al segmento a rotori 12, e migliorando l'efficienza di raffreddamento del materiale che deve essere impastato ad opera del fluido di raffreddamento fluente attraverso i tubi di raffreddamento, in tal modo sopprimendo con maggiore sicurezza un aumento di temperatura del materiale che deve essere impastato. Inoltre, quando la porzione di estremità circonferenziale più alta 14b, 16b si sposta attraverso la porzione di comunicazione 4c, essa spinge il materiale che deve essere impastato forzandolo a fluire da una della prima e della seconda camera di impastatura 4a, 4b all'altra, applicando ad esso una forza di compressione di grande intensità. In accordo con ciò, è possibile anche accelerare il flusso del materiale che deve essere impastato tra la prima e la seconda camera di impastatura 4a, 4b.

D'altra parte, dato che la porzione di estremità circonferenziale più bassa 14c, 16c genera un gioco di estremità circonferenziale più grande, la quantità di materiale da impastare che passa attraverso detto gioco di estremità circonferenziale più grande è anch'essa grande. Pertanto, il materiale che deve essere impastato situato anteriormente rispetto alla porzione di estremità circonferenziale più bassa 14c, 16c nella direzione di rotazione viene forzato a fluire prevalentemente verso la porzione di estremità circonferenziale più alta 14b, 16b adiacente alla porzione di estremità circonferenziale più bassa 14c, 16c nella direzione circonferenziale dopo essere passato attraverso il gioco di estremità circonferenziale più grande, mentre parte del materiale che deve essere impastato viene fatta fluire in direzione assiale. Inoltre, dato che una forza di compressione agente in modo tale da spingere in allontanamento il materiale che deve essere impastato è di bassa intensità, il flusso del materiale che deve essere impastato da una della prima e della seconda camera di impastatura 4a, 4b risulta soppresso quando il materiale che deve essere impastato viene fatto fluire attraverso la porzione di comunicazione 4c. In accordo con ciò, la porzione di estremità circonferenziale più bassa 14c, 16c può provocare una accelerazione del flusso del materiale che deve essere impastato in ciascuna delle prima e della seconda camera di impastatura 4a, 4b. Inoltre, in questo flusso del materiale che deve essere impastato, il gioco di estremità circonferenziale di dimensione maggiore serve per ridurre una forza di taglio applicata al materiale che deve essere impastato, contemporaneamente impedendo un eccessivo aumento della temperatura del materiale che deve essere impastato.

Quando la porzione di estremità circonferenziale più bassa 14c, 16c di uno dei rotori impastanti 14 e 16 passa in prossimità della superficie dell'altro rotore impastante come mostrato in Figura 4B, si genera un traferro tra essi, che è maggiore del traferro generato quando la porzione di estremità circonferenziale più alta 14b, 16b di uno dei rotori 14 e 16 passa in prossimità della superficie dell'altro rotore impastante, come mostrato in Figura 4A. Lo stato di ingranamento dei rotori impastanti 14, 16 viene pertanto leggermente ridotto. In un tale traferro, tuttavia, dato che le superfici dei rotori impastanti 14 e 16 sono mosse in direzioni opposte e agiscono nel senso di far rigirare il materiale che deve essere impastato fuori dal traferro, la quantità di materiale che deve essere impastato che passa attraverso il traferro viene ridotta. Quale risultato, la quantità del materiale che deve essere impastato che aderisce alle superfici dei rotori che definiscono il traferro tra esse è così piccola che il materiale che deve essere impastato che aderisce alle superfici dei rotori può essere raschiata via affidabilmente anche quando lo stato di reciproco ingranamento dei rotori impastanti 14, 16 è leggermente ridotto. È quindi possibile impedire una degradazione della qualità del materiale che deve essere impastato quale sarebbe provocata da una permanenza per un lungo periodo di tempo, e migliorare il grado di mescolazione quando parte del materiale che deve essere impastato passa attraverso il traferro esistente tra i rotori.

Inoltre, come si osserva dalla Figura 1A, il tipo di rotore impastante 14 che applica una spinta rivolta in avanti svolge la funzione di provocare l'avanzamento del materiale che deve essere impastato nella direzione di flusso sul lato di entrata del segmento a rotori del primo stadio 12, mentre il tipo di rotore impastante 16 che applica una spinta rivolta indietro svolge la funzione di provocare il movimento di ritorno del materiale che deve essere impastato in direzione opposta alla direzione di flusso sul lato di uscita. Con questa configurazione, il segmento a rotori 12 fa sì che il materiale che deve essere impastato avrà uno stato predeterminato di caricamento e alimenta, inviandolo ad uno stadio successivo, il materiale che deve essere impastato in qualità di prodotto impastato in uno stato predeterminato di mescolamento e dispersione. Successivamente, dato che il segmento a dischi impastanti 13 successivo è direttamente connesso al segmento a rotori 12 senza un elemento distanziatore, tutto il prodotto impastato effluente dal segmento a rotori 12 viene introdotto nel segmento a dischi impastanti 13 in cui il prodotto impastato viene ulteriormente disperso fino ad un livello di dispersione sufficiente. Successivamente, il prodotto impastato viene inviato nel segmento a viti 11 intermedio. Successivamente, il segmento a viti 11 intermedio provoca il flusso del prodotto impastato nel segmento a rotori 12 del secondo stadio. Dopo essere stato ulteriormente disperso nel segmento a rotori 12 del secondo stadio con operazioni simili secondo quanto descritto sopra, il prodotto impastato viene scaricato verso l'esterno attraverso il segmento a viti 11 a valle.

È stato condotto un esperimento allo scopo di esaminare lo stato di un prodotto impastato ottenuto praticamente per mezzo dell'uso del gruppo vite 1 equipaggiato con i rotori impastanti 14-16 di questa forma di realizzazione pratica.

Sono stati preparati i diversi tipi di rotori impastanti 14-16, mostrati nelle Figure da 3A a 3C, in cui il diametro è stato posto pari a 58 mm, il gioco di estremità circonferenziale più basso generato da ciascuna delle porzioni di estremità circonferenziale più alte 14b-16b è stato posto a 0,5 mm, e il gioco di estremità circonferenziale più alto generato da ciascuna delle porzioni di estremità circonferenziale più basse 14c-16c è stato posto a 3 mm. Le lame impastanti 14a-16a dei rotori impastanti 14-16 sono state preparate in modo tale che il tipo applicante una spinta rivolta in avanti avesse un angolo di torsione di 30° con riferimento alla direzione assiale, il tipo neutro avesse un angolo di torsione di 0° con riferimento alla direzione assiale, e il tipo applicante una spinta rivolta indietro avesse un angolo di torsione di -30° con riferimento alla direzione assiale. Successivamente, il segmento a rotori 12 avente una lunghezza del segmento di 50 mm è stato realizzato assemblando i tre tipi di rotori impastanti 14-16 nell'ordine: tipo applicante una spinta rivolta in avanti, tipo neutro, tipo applicante una spinta rivolta indietro, con riferimento alla direzione di flusso, secondo quanto mostrato in Figura 5.

Successivamente, è stato realizzato il segmento a dischi impastanti 13 avente la stessa lunghezza (5° mm) del segmento a rotori 12, e il gruppo vite 1 è stato completato interconnettendo i segmenti 11-13 nella corretta combinazione. Due gruppi vite 1 sono stati montati in un estrusore, e una condizione operativa dell'estrusore è stata esaminata impastando una mescola a base di ABS cosiddetta «frameresistant», ponendo in rotazione ciascuna vite 1 ad una velocità di rotazione predeterminata.

Quale risultato, è stato confermato che, quando una mescola a base di ABS cosiddetto «frame-resistant» è stata impastata mentre ciascun gruppo vite 1 stava venendo tenuto in rotazione alla velocità di rotazione di 520 giri/minuto, la portata di produzione oraria è stata di 700 kg/ora e la mescola ha potuto essere prodotta in un intervallo di temperatura minore (non maggiore di 230°), inferiore alla temperatura di garanzia della qualità (240°C) a cui avverrebbe una degradazione termica della mescola. Inoltre, dato che il prodotto impastato finale non presentava alcuna alterazione del colore, è stato indirettamente confermato che non si era avuta la permanenza prolungata della mescola cosiddetta «frame-resistant» di ABS causata dall'adesione della mescola alla superficie di parete interna della camera 4.

Per il confronto con il risultato di questa forma di realizzazione pratica discusso sopra, è stato condotto anche un altro esperimento per esaminare lo stato di un prodotto impastato ottenuto impastando la mescola cosiddetta «frame-resistant» di ABS con un gruppo vite in cui il segmento a rotori 12 del gruppo vite 1 è stato sostituito con un segmento a dischi impastanti avente la configurazione tradizionale, che aveva la stessa lunghezza del segmento a rotori 12 e comprendeva i tre tipi, e cioè, il tipo applicante una spinta rivolta in avanti, il tipo neutro, e il tipo applicante una spinta rivolta indietro. In questo caso di confronto, quando è stato tentato di produrre un prodotto impastato in un intervallo di temperatura al di sotto della temperatura di garanzia della qualità (240°C), è stato necessario porre ciascun gruppo vite in rotazione ad una velocità di rotazione non maggiore di 400 giri<-1>. Pertanto, è stato confermato che la portata oraria di produzione era diminuita a 400 kg/ora.

In altre parole, impiegando il segmento a rotori secondo la presente invenzione, la portata di produzione oraria è aumentata in confronto a quella conseguibile per mezzo dell'uso del segmento a dischi impastanti avente la configurazione convenzionale, poiché la temperatura del prodotto impastato può essere tenuta ad un valore non maggiore di un determinato valore anche ad una maggiore velocità di rotazione del gruppo vite.

Come è stato descritto sopra, in questa forma di realizzazione pratica i rotori impastanti 14-16 sono assemblati, come mostrato in Figura 1A, a formare il segmento a rotori 12 del gruppo vite 1 nell'estrusore bivite per mescolare e disperdere il materiale che deve essere impastato, in modo tale da rendere possibile l'ottenimento di un prodotto impastato in uno stato di impastatura desiderato. Inoltre, i rotori impastanti 14-16 hanno ciascuno due (cioè, una pluralità di) lame impastanti 14a-16a che definiscono una pluralità di giochi di estremità circonferenziale l'uno differente dall'altro almeno nella direzione circonferenziale . Inoltre, i rotori impastanti 14-16 sono formati così da avere una forma della sezione che è eguale a quella degli altri membri del segmento (la vite 11a e il disco impastante 13a), che sono assemblati a formare altri segmenti (il segmento a viti 11 e il segmento a dischi impastanti 13) del gruppo vite 1, tranne che per le rispettive porzioni di cresta.

Mentre la forma di realizzazione pratica è stata descritta in connessione con il caso in cui gli altri membri costituitivi dei segmenti sono la vite 11a e il disco impastante 13a, la presente invenzione non è limitata alla forma di realizzazione pratica illustrata. Ad esempio, l'altro membro costitutivo dei segmenti può essere qualsiasi della vite 11a e del disco impastante 13a, oppure può essere qualsiasi altro membro differente dalla vite Ila e dal disco impastante 13a.

Inoltre, mentre la forma di realizzazione pratica è stata descritta in connessione con il caso in cui il numero delle lame impastanti 14a-16a è di due per ciascun rotore come mostrato in Figura 2, il numero delle lame impastanti 14a-16a può essere di tre o più per ciascun rotore. Quando il numero delle lame impastanti 14a-16a è di due per ciascun rotore, si conseguono i seguenti vantaggi. L'area disponibile per un percorso di flusso definito nella camera 4 per il materiale che deve essere impastato risulta aumentata, e pertanto la capacità produttiva può essere aumentata. Dato che i rotori impastanti possono essere combinati con il disco impastante 13a e la vite 11a che nella forma base è una vite a due filetti, il gruppo vite 1 può essere facilmente ottenuto in varie configurazioni .

D'altra parte, quando il numero delle lame impastanti 14a-16a è di tre o più per ciascun rotore, l'area della sezione del percorso di flusso viene ridotta, tuttavia un carico applicato parzialmente al segmento a rotori 12 viene distribuito in tre direzioni, e pertanto ridotto. Inoltre, dato che la quantità del materiale che deve essere impastato che passa attraverso i giochi di estremità circonferenziale è aumentata, è possibile conseguire una capacità di dispersione maggiore. Inoltre, dato che i giochi di estremità circonferenziale nella direzione assiale e nella direzione circonferenziale possono essere opzionalmente scelti tra valori grandi, medi e piccoli, è possibile regolare con grande finezza le capacità di dispersione e mescolazione del segmento a rotori 12.

Con la struttura descritta sopra, i membri costitutivi dei segmenti e i rotori impastanti 14-16, che vengono assemblati a formare il gruppo vite 1, hanno la stessa forma della sezione, tranne che per le porzioni di cresta delle lame impastanti 14a-16a. Pertanto, anche quando il gruppo vite 1 è montato in coppia sui lati di sinistra e di destra e i rotori impastanti 14-16 sono connessi direttamente ai membri costitutivi dei segmenti e sono portati in uno stato di ingranamento sufficientemente alto, i gruppi vite di sinistra e di destra non interferiranno l'uno con l'altro in alcuna delle porzioni di connessione dei membri costitutivi dei segmenti. Conseguentemente, tra i rotori impastanti 14-16 e i membri costitutivi dei segmenti non si genereranno traferri, differentemente rispetto al caso dell'inserimento di elementgli elementi distanziatori tra essi. Pertanto, è possibile impedire soddisfacentemente una degradazione della qualità, come un'alterazione delle proprietà, e la scottatura del prodotto impastato, attribuibili al fatto che il materiale che deve essere impastato penetra in quei traferri e vi permane per lungo tempo.

Inoltre, dato che le superfici di estremità dei rotori impastanti 14-16 possono essere connesse direttamente le une alle altre, e alle superfici di estremità dei membri costitutivi dei segmenti, il gruppo vite 1 può essere costruito con vari segmenti, senza l'interposizione dgli elementi distanziatori. Ad esempio, come è mostrato in Figura 5, il gruppo vite 1 può essere costruito connettendo il segmento a rotori 12 e il segmento a dischi impastanti 13 attraverso il segmento a viti 11. Per fare un altro esempio, come è mostrato in Figura 6, il gruppo vite 1 può essere costruito disponendo il segmento a viti 11 e il segmento a rotori 12 in sequenza alternata. Per fare un altro esempio ancora, come è mostrato in Figura 7, il gruppo vite 1 può essere costruito preparando tre segmenti a rotori 12 nella forma di segmenti impastanti 14, 14 e, rispettivamente, 16, e interponendo il segmento a dischi impastanti 13 tra coppie di segmenti a rotori 12 adiacenti tra quei tre.

Addizionalmente, nella forma di realizzazione pratica illustrata, i rotori impastanti 14-16 sono formati, come si può vedere dalle Figure 3A, 3B e 3C, in modo tale che quando essi sono assemblati allo scopo di costruire il segmento a rotori 12, i rotori impastanti 14-16 provvedono ciascuno una pluralità di giochi di estremità circonferenziale differenti nella direzione assiale del segmento a rotori 12. I diversi giochi di estremità circonferenziale nella direzione assiale possono essere provveduti, come è mostrato in Figura 8, impiegando un singolo rotore impastante 15' in cui una porzione di estremità circonferenziale più alta 15b' e una porzione di estremità circonferenziale più bassa 15c' sono realizzate in forma di strutture monolitiche adiacenti nella direzione assiale. In alternativa, come è mostrato in Figura 9, i diversi giochi di estremità circonferenziale nella direzione assiale possono essere provveduti combinando una pluralità di rotori impastanti 15", ciascuno dei quali ha una porzione di estremità circonferenziale più alta 15b" o una porzione di estremità circonferenziale più bassa 15c" estendentisi nella direzione assiale.

Con la struttura di cui sopra, dato che sono provveduti una pluralità di giochi di estremità circonferenziale differenti nella direzione assiale del segmento a rotori 12, è possibile ridurre un carico parzialmente applicato al segmento a rotori 12, e promuovere ulteriormente la dispersione e mescolazione del materiale che deve essere impastato.

Inoltre, nella forma di realizzazione pratica illustrata, le lame impastanti 14a-16a sono di tre tipi differenti, come mostrato nelle Figure 3A, 3B e 3C, cioè, il tipo che applica una spinta rivolta in avanti in cui la lama impastante 14a è ritorta a spirale in senso orario con riferimento alla direzione assiale, del tipo neutro in cui la lama impastante 15a si estende parallelamente alla direzione assiale, e del tipo che applica una spinta rivolta indietro in cui la lama impastante 16a è ritorta a spirale in senso antiorario con riferimento alla direzione assiale. Il segmento a rotori 12 viene costruito impiegando almeno uno di quei tre tipi di rotori impastanti. Conseguentemente, uno stato di caricamento del prodotto impastato nel segmento a rotori 12 può essere regolato opzionalmente cambiando la combinazione dei tipi di rotori impastanti impiegati, e pertanto è possibile realizzare facilmente il segmento a rotori 12 avente le capacità di mescolazione e dispersione ottimali in funzione delle proprietà del materiale che deve essere impastato.

Nella forma di realizzazione pratica illustrata, come mostrato in Figura 1A, il segmento a rotori 12 viene costruito combinando i rotori impastanti del tipo che applica una spinta rivolta in avanti e del tipo che applica una spinta rivolta indietro, 14 e rispettivamente 16, assemblandoli in questo ordine nella direzione di flusso del prodotto impastato. Tuttavia, la presente invenzione non è limitata ad una tale combinazione. Più specificamente, come è mostrato in Figura 5, il segmento a rotori 12 può essere costruito combinando i tre tipi di rotori impastanti 14-16, del tipo che applica una spinta rivolta in avanti, del tipo neutro, e del tipo che applica una spinta rivolta indietro, nell'ordine, nella direzione di flusso del prodotto impastato. In alternativa, come è mostrato in Figura 6, il segmento a rotori 12 può essere costruito combinando i tre tipi di rotori impastanti 14-16, assemblando un rotore del tipo che applica una spinta rivolta in avanti, un rotore del tipo che applica una spinta rivolta in avanti, un rotore del tipo neutro, e un rotore del tipo che applica una spinta rivolta indietro, nell'ordine, nella direzione di flusso del prodotto impastato.

Inoltre, come è mostrato in Figura 10, il segmento a rotori 12 può essere realizzando assemblando una combinazione comprendente una pluralità dei rotori impastanti del tipo che applica una spinta rivolta in avanti 14 disposti consecutivamente. Questa combinazione è usata opportunamente in particolare in un estrusore bivite in cui la velocità di rotazione di ciascun gruppo vite è aumentata fino ad un valore non minore di 1000 giri/minuto. La ragione per cui un prodotto impastato può essere prodotto perfino impiegando un segmento a rotori 12 costituito da una tale combinazione, è la seguente. Dato che la porzione di estremità circonferenziale più bassa 14c genera un gioco di estremità circonferenziale più grande, la quantità del materiale che sta venendo impastato che passa attraverso il gioco di estremità circonferenziale è grande, e i polimeri tendono a plastificarsi e sciogliersi con maggiore facilità in seguito all'applicazione di forze di taglio impartite al materiale che sta venendo impastato allorché esso passa attraverso il gioco di estremità circonferenziale. Quale risultato, al materiale che sta venendo impastato si impedisce di scivolare in corrispondenza della superficie di parete interna del cilindro 3.

In aggiunta alle combinazioni dei tre tipi di rotori impastanti 14-16, la combinazione di giochi di estremità di estremità circonferenziale provveduti dai rotori 14-16 può essere modificata anch'essa. Più specificamente, i giochi di estremità circonferenziale più piccoli provveduti dalle porzioni di estremità circonferenziale più alte 14b-16b del segmento a rotori 12 e i giochi di estremità circonferenziale più grandi provveduti dalle porzioni di estremità circonferenziale più basse 14c-16c di detto segmento possono essere impostati a rispettivi valori costanti lungo l'intera lunghezza del gruppo vite 1, oppure possono essere impostati a valori differenti per ciascun segmento a rotori 12. Quale alternativa, i giochi di estremità circonferenziale provveduti dalle porzioni di estremità circonferenziale più alte 14b-16b, oppure dalle porzioni di estremità circonferenziale più basse 14c-16c possono essere impostati ad un valore costante lungo l'intera lunghezza del gruppo vite 1, mentre i giochi di estremità circonferenziale provveduti dalle altre porzioni di estremità circonferenziale possono essere impostati a valori differenti per ciascun segmento a rotori 12.

Nel gruppo vite avente il diametro della vite di 59 mm come mostrato in Figura 1A, ad esempio, i giochi di estremità circonferenziale provveduti dalle porzioni di estremità circonferenziale più alte 14b-16b e le porzioni di estremità circonferenziale più basse 14c-16c del segmento a viti 11 del primo stadio possono essere impostati rispettivamente a 0,5 mm e 3,0 mm; e i giochi di estremità circonferenziale provveduti dalle porzioni di estremità circonferenziale più alte 14b-16b e le porzioni di estremità circonferenziale più basse 14c-16c del segmento a viti 11 del secondo stadio possono essere impostati rispettivamente a 0,2 mm e 1,0 mm. L'impostazione di questi valori può migliorare l'effetto di dispersione di cariche o un gel polimerico.

Inoltre, ingrandendo i giochi di estremità circonferenziale provveduti dalle porzioni di estremità circonferenziale più basse 14c-16c, i rotori impastanti 14-16 secondo la forma di realizzazione pratica possono essere usati molto vantaggiosamente in un estrusore bivite in cui la velocità di rotazione di ciascun gruppo vite 1 è aumentata fino ad un livello non inferiore a 1000 giri/minuto.

Più specificamente, se si tenta di migliorare la produttività aumentando la velocità di rotazione dì ciascun gruppo vite equipaggiato con rotori impastanti convenzionali, ciascuno dei quali ha un gioco di estremità circonferenziale uniforme nella direzione circonferenziale, è necessario ingrandire tutti i giochi di estremità circonferenziale in modo tale che il materiale che sta venendo impastato non subisca un riscaldamento eccessivo. Pertanto, in questo caso insorge lo svantaggio che il materiale che sta venendo impastato aderirà con maggiore probabilità alla superficie di parete interna del cilindro, e permarrà nell'interno del cilindro per lungo tempo. Al contrario, un ingrandimento dei giochi dì estremità circonferenziale provveduti dalle porzioni di estremità circonferenziale più basse 14c-16c nei rotori impastanti 14-16 secondo la presente forma di realizzazione pratica consente di conseguire i seguenti vantaggi. La maggiore dimensione dei giochi di estremità circonferenziale provveduti dalle porzioni di estremità circonferenziale più basse 14-16c sopprime il riscaldamento generato durante il processo di impastatura, mentre le porzioni di estremità circonferenziale più alte 14-16b provocano il distacco per raschiatura del materiale che sta venendo impastato, che si è attaccato, e aderisce, alla superficie di parete interna del cilindro 3. In altre parole, l'effetto di riscaldamento provocato dalle lame impastanti 14a-16a aventi le porzioni di estremità circonferenziale più basse 14c-16c può essere ridotto ingrandendo i giochi di estremità circonferenziale provveduti dalle porzioni di estremità circonferenziale più basse 14-16c. Quale risultato, il materiale che sta venendo impastato, che si è attaccato, e aderisce, alla superficie di parete interna del cilindro 3, può essere allontanato per raschiatura dalle porzioni di estremità circonferenziale più alte 14b-16b, con la contemporanea soppressione di un aumento della temperatura in seguito a riscaldamento, generato nel caso dell'impastatura del materiale per mezzo di rotori del tipo a 2 lame o rotori del tipo a 3 lame, fino ad un livello quale sarebbe generato nel caso dell'impiego di rotori del tipo con 1-1,5 lame o rotori dei tipi a 2 o 2,5 lame, rispettivamente.

Addizionalmente, quando i rotori impastanti 14-16 aventi i giochi di estremità circonferenziale differenti nella direzione circonferenziale sono posti in movimento di rotazione ad alta velocità di rotazione, è meno facile che si presentino vibrazioni. Tuttavia, considerando il segmento a rotori 12 nel suo complesso, dato che i giochi di estremità circonferenziale sono variati sia nella direzione circonferenziale, sia nella direzione assiale, le vibrazioni causate da porzioni di estremità circonferenziale adiacenti vengono annullate, in modo tale che le vibrazioni non raggiungeranno intensità di livello così grande da provocare il danneggiamento dei rotori.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Un gruppo vite per un estrusore bivite per la mescolazione e dispersione di un materiale che deve essere impastato a dare un prodotto impastato avente un desiderato stato di impastatura, detto gruppo vite comprendendo : un segmento a rotori comprendente almeno un rotore impastante, il rotore impastante avendo una pluralità di lame impastanti, che generano una pluralità di giochi in corrispondenza delle rispettive estremità circonferenziali , che sono differenti gli uni dagli altri almeno nella direzione circonferenziale, ed aventi la stessa forma della sezione nella direzione assiale, tranne che per le porzioni di cresta delle loro rispettive lame impastanti; e un segmento a viti comprendente almeno una vite, una porzione di detto segmento a viti, tranne che per le porzioni di cresta delle lame delle viti di esso, avendo la stessa forma della sezione di una porzione del detto segmento a rotori, tranne che per le porzioni di cresta delle dette lame impastanti.
2. 2. Il gruppo vite per un estrusore bivite secondo la rivendicazione 1, comprendente: un segmento a dischi impastanti comprendente almeno un disco impastante, una porzione di detto segmento a dischi impastanti, tranne che per le porzioni di cresta delle sue lame a dischi, avendo la stessa forma della sezione della porzione di detto segmento a rotori, tranne che per le porzioni di cresta delle dette lame impastanti.
3. 3. Il gruppo vite per un estrusore bivite secondo la rivendicazione 1, in cui tutti i membri dei segmenti hanno forma della sezione che è la stessa della porzione di detto segmento a rotori, tranne che per le porzioni di cresta di dette lame impastanti.
4. 4. Il gruppo vite per un estrusore bivite secondo la rivendicazione 1, in cui detto rotore impastante presenta una pluralità di giochi in corrispondenza delle estremità circonferenziali , che sono differenti gli uni dagli altri nella direzione assiale di detto rotore a segmenti.
5. 5. Il gruppo vite per un estrusore bivite secondo la rivendicazione 1, in cui detto segmento a rotori comprende almeno uno di tre tipi, comprendenti un primo tipo in cui dette lame impastanti sono ritorte in senso orario rispetto alla direzione assiale, un secondo tipo in cui dette lame impastanti sono estese parallelamente alla direzione assiale, e un terzo tipo in cui dette lame impastanti sono ritorte in senso antiorario con riferimento alla direzione assiale.
6. 6. Il gruppo vite per un estrusore bivite secondo la rivendicazione 5, in cui detto segmento a rotori comprende almeno due di detti tre tipi.
7. 7. Il gruppo vite per un estrusore bivite secondo la rivendicazione 6, in cui detto segmento a rotori comprende tutti detti tre tipi.
8. 8. Il gruppo vite per un estrusore bivite secondo la rivendicazione 1, in cui il numero di dette lame impastanti è due.
9. 9. Il gruppo vite per un estrusore bivite secondo la rivendicazione 1, in cui il numero di dette lame impastanti è tre.