MX2011002577A

MX2011002577A - Dispositivo para la granulacion de corte frontal en caliente.

Info

Publication number: MX2011002577A
Application number: MX2011002577A
Authority: MX
Inventors: Klaus Feichtinger; Gerhard Wendelin; Manfred Hackl
Original assignee: M B H Erema Engineering Recycling Maschinen Und Anlagen Ges
Priority date: 2008-12-16
Filing date: 2009-11-18
Publication date: 2011-07-28
Also published as: UA100793C2; PT2365900E; JP5497059B2; CN102256759B; AU2009335579B2; ES2401229T3; CN102256759A; WO2010075597A1; US20110287123A1; AT508199B1; EP2365900A1; CA2744983C; KR20110099215A; US8985986B2; RU2501650C2; RU2011127101A; AT508199A1; AU2009335579A1; BRPI0920523A2; CA2744983A1

Abstract

La invención se refiere a un dispositivo para la granulación de corte frontal en caliente, en particular de material sintético termoplástico, en el que los hilos de material fundidos mediante un extrusor se cortan frontalmente en una carcasa de granulación (1) mediante cuchillas (11) en rotación dispuestas en un árbol (9) accionado mediante un motor (13) formando pequeños gránulos, siendo los gránulos captados, refrigerados y evacuados de la carcasa de granulación (1) por un agente refrigerante que fluye dentro de la carcasa de granulación (1), caracterizado por que entre el árbol (9) y aquella zona de la carcasa de granulación (1) en la que el árbol (9) atraviesa la carcasa de granulación (1) está constituido un orificio de paso (17) que crea una conexión continua en flujo entre el interior de la carcasa de granulación (1) y el entorno exterior.

Description

DISPOSITIVO PARA LA GRANULACION DE CORTE FRONTAL EN CALIENTE Descripción de la Invención La invención se refiere a un dispositivo para la granulación conforme al concepto general de la reivindicación 1.

Se conocen diversas formas de ejecución de dispositivos de granulación para la granulación de corte en caliente en los que una película o anillo de líquido que fluye rápidamente capta, enfría y extrae los granulos obtenidos mediante corte frontal. En estos dispositivos, es un área delicada la hermetización del árbol de cuchillas contra el agua que rota dentro de la carcasa de granulación. Debe evitarse la salida de agua en la zona entre el árbol y la carcasa de granulación pues, de lo contrario, el agua puede ir a parar de forma indeseada a la zona del motor. Para ello, según el estado actual de la tecnología, se conocen diversas juntas que hermetizan en la medida de lo posible el árbol que rota en torno a su eje.

La situación se complica aún más cuando el árbol no solo rota sobre su propio eje, sino que adicionalmente también debe poder desplazarse axialmente para ajustar la distancia de la cuchilla con respecto a la placa perforada y adaptar la presión de corte de las cuchillas de forma óptima. De dicho tipo de dispositivos de granulación, en los que el REF.:216893 árbol que porta la cuchilla se puede ajustar en dirección axial, también se conocen numeras versiones. En estos casos, la junta no solo debe impedir el paso de agua y resistir la rotación del árbol en el alojamiento, sino además garantizar también de forma duradera la capacidad de regulación axial.

Conforme al estado actual de la técnica, en estos casos el árbol del cabezal de cuchillas está alojado a menudo en una pinola desplazable axialmente. Esto permite ajustar siempre la presión de aplicación deseada de las cuchillas sobre la placa perforada. El par se transmite al árbol de cuchillas generalmente mediante un acoplamiento dentado. Cuando, como suele ser el caso, se emplea agua como agente refrigerante para los pequeños granulos obtenidos por corte, el árbol de cuchillas debe estar obturado con respecto a la carcasa a fin de evitar la salida de agua a través del alojamiento. Esto conlleva dificultades derivadas de la fricción. El desplazamiento axial del árbol de cuchillas provoca también un desplazamiento de la superficie de deslizamiento del anillo de obturación que produce la estanqueidad hidráulica, de modo que las condiciones de fricción varían constantemente. También cambian de modo similar los valores de fricción del acoplamiento dentado al desplazarse el árbol de cuchillas. Además, hay que tener en cuenta que la pinola que conforma el alojamiento está apoyada en un cojinete de deslizamiento que hay que lubricar. Aquí también se producen valores de fricción distintos en el tiempo, ya que el lubricante (generalmente aceite) se vuelve resinoso en mayor o menor medida con el paso del tiempo, de modo que se genera un par inicial de arranque relativamente elevado, lo cual es contrario al requisito general de que la fricción axial sea solo leve. Además, un alojamiento de pinola conlleva ciertos costes. Un alojamiento rasante del árbol en la carcasa mediante dos anillos de obturación con una película de aceite intermedia también tiene la desventaja de que la vida útil de una junta acaba por agotarse y las juntas se vuelven porosas o pierden estanqueidad, la película de aceite se sale y entonces el árbol se atasca y la capacidad de desplazamiento axial del árbol ya no está garantizada .

Para resolver este problema, también se conocen de las últimas tecnologías diversos modos de ejecución, por ejemplo la sustitución del alojamiento de pinola por un alojamiento de motor. Además, se han desarrollado diversas suspensiones de motor, por ejemplo en la DE 10 302 645 o en la WO 2006/122340, para garantizar la capacidad de desplazamiento del árbol de cuchillas a largo plazo.

El cometido de la presente invención es crear un dispositivo del tipo antes descrito en el que la estanqueidad quede garantizada en la zona del árbol con una forma de construcción simple y económica.

Este cometido se resuelve mediante las características de la reivindicación 1. Para ello está previsto que entre el árbol y aquella zona de la carcasa de granulación en la que el árbol atraviesa la carcasa de granulación esté constituido un orificio de paso que cree una conexión continua en flujo entre el interior de la carcasa de granulación y el entorno exterior.

Esta solución se basa en el sorprendente principio de que mediante la evacuación del refrigerante en flujo de la carcasa de granulación o bien mediante el flujo relativamente rápido de agua, en la carcasa de granulación se crea, de forma análoga a una bomba de chorro de agua, una cierta presión negativa en comparación con el entorno exterior. Debido a esta presión negativa se aspira aire ambiente del exterior al interior de la carcasa de granulación a través del orificio de paso. A causa de esta corriente de aire dirigida hacia el interior, el refrigerante ya no puede salirse hacia afuera por esta vía, en concreto junto o a lo largo del árbol, en contra de la corriente de aire que circula en sentido contrario. Sorprendentemente, se ha comprobado que este principio funciona de forma satisfactoria incluso ya con una presión negativa muy reducida en el interior de la carcasa de granulación o bien cuando las diferencias de presión son muy reducidas.

Por este motivo o mediante esta constitución deliberada de una fuga o un punto no estanco o un orificio libre en una posición en la que hasta ahora siempre se precisaba la máxima estanqueidad, generalmente junto con movilidad axial simultánea, ya no es necesario estanqueizar el árbol mediante un anillo de obturación o lubricantes para evitar la salida de agua entre el árbol y la carcasa y es posible utilizar juntas no tan estancas, más duras, pero con ello más duraderas, o bien incluso se puede suprimir la junta completamente. La estanqueidad entre el árbol y la carcasa de granulación está garantizada a pesar de ello y el agua no puede salirse.

Por lo tanto, con esta forma de construcción tan sencilla se puede crear un dispositivo de granulación que, por un lado, es estanco contra la salida de refrigerante en la zona crítica del árbol y, por otro lado, se puede renunciar a la aplicación de juntas caras y vulnerables.

Otras posibilidades de acondicionamiento o formas de ejecución ventajosas vienen determinadas por las características de las reivindicaciones subordinadas: Conforme a una forma de ejecución preferente, el árbol se puede ajustar o desplazar axialmente en la dirección de su eje longitudinal, de modo que las cuchillas corten los pequeños gránulos con una presión de corte óptima. También en esta forma de ejecución de un dispositivo para la granulación de corte frontal en caliente en el que el árbol no solo rota en torno a su propio eje sino que también se puede ajustar además axialmente, el dispositivo conforme a la invención ofrece ventajas esenciales. Por un lado, la estanqueidad de un árbol de este tipo ajustable axialmente queda también garantizada. Además, como se ha dicho al principio, las últimas tecnologías no resuelven del todo satisfactoriamente la estanqueización de un árbol ajustable axialmente, en particular en cuanto a la reducida vida útil de las juntas o debido a su capacidad de desplazamiento limitada. Precisamente el hecho de que, conforme a la forma de ejecución según la invención, ya no se necesiten juntas propensas al desgaste ofrece la ventaja adicional de que la capacidad de desplazamiento axial del árbol para ajustar el cabezal de cuchillas queda garantizada de forma duradera.

Conforme a una forma de ejecución preferente, el árbol está rodeado completamente y por todos lados por el orificio de paso en forma de una ranura anular o de un anillo cilindrico y el árbol atraviesa la carcasa de granulación sin contacto o bien se ha dejado un espacio libre en forma de ranura anular. Con ello se reduce la fricción del árbol, que ahora funciona libre y ya no roza, lo que a su vez redunda en un ahorro de material y energía.

Además, en este contexto resulta ventajoso que el árbol y/o el motor estén alojados fuera de la carcasa de granulación. Con ello se minimiza la fricción del árbol y se aumenta la efectividad de la corriente de aire, al tiempo que se mantienen la estanqueidad y longevidad. Como alternativa, el árbol 9 podría estar también alojado mediante un cojinete dispuesto en el interior de la carcasa de granulación 1.

En otra configuración de la invención, puede ser ventajoso que en la zona donde el árbol penetra en la carcasa de granulación esté dispuesto en el interior de la carcasa de granulación un elemento de brida que rodee el árbol, estando constituido el orificio de paso en el elemento de brida y rodeando el árbol en forma de camisa cilindrica o en forma de ranura anular. El elemento de brida dificulta adicionalmente la entrada de refrigerante. Además, el elemento de brida puede servir de guía para el árbol .

Conforme a una forma de ejecución preferente, el orificio de paso está permanentemente abierto o permite permanentemente la admisión o paso de gas, con lo que se pueden evitar posibles taponamientos debidos al agua o a gránulos pequeños .

También es ventajoso que el orificio de paso esté exento de medios de obturación, en particular libre de uno o varios anillos de obturación y/o de una película de lubricante. Al renunciar completamente a dicho tipo de medios de obturación adicionales, el dispositivo, con la reducción de la fricción y mejora de la capacidad de desplazamiento axial, es menos propenso a los fallos, más económico y de estructura más sencilla, al tiempo que se conserva la estanqueidad.

Conforme a otra forma de ejecución preferente, en el orificio de paso puede estar dispuesta una rosca de reflujo, preferentemente alojada o constituida en el elemento de brida, que rodee el árbol y que transporte hacia el interior, lo que aporta una cierta seguridad contra fallos como una posible salida de agua en caso de taponamiento del orificio de paso y demás, y con la que se puede reconducir nuevamente al interior de la carcasa de granulación, incluso sin corriente de aire, el agua que entre en la ranura.

Una forma de ejecución preferente del dispositivo se consigue cuando dicho dispositivo está constituido en forma de un en sí ya conocido dispositivo para la granulación de corte frontal en caliente, en el que en la carcasa de granulación se forma un anillo o camisa de líquido circulante, por ejemplo de agua, agua-glicol, etc., pudiéndose regular la velocidad del flujo del agua de tal modo que haya una corriente de aire suficientemente fuerte a través del orificio de paso como para impedir la salida o paso de agua a través del orificio de paso. Mediante la velocidad de flujo aumentada del agente refrigerante o con la salida del refrigerante de la carcasa se genera un mayor vacío o una mayor presión negativa y se aumenta la estanqueidad del sistema.

Como alternativa o adicionalmente, puede estar prevista o conectada a la carcasa de granulación una bomba de vacío que genere al menos en parte la presión negativa en la carcasa de granulación. Esto permitiría conservar la estanqueidad incluso estando desconectado o siendo demasiado reducido el flujo de agua.

En este sentido, es ventajoso que la carcasa de granulación sea resistente a la presión negativa y que la carcasa de granulación esté diseñada de tal modo o que las fugas de la carcasa de granulación sean tan reducidas que siempre se aspire suficiente aire al interior de la carcasa de granulación a través del orificio de paso y haya una corriente de aire suficientemente fuerte a través del orificio de paso como para evitar la salida o paso de agua a través del orificio de paso. En particular es ventajoso que en operación la carcasa de granulación esté constituida de forma estanca al gas excepto en el orificio de paso y los conductos de admisión y evacuación de agente refrigerante. Con ello se maximiza el efecto de circulación a través del orificio de paso.

Otras características y ventajas de la invención se desprenden de la descripción de ejemplos de ejecución ventajosos, los cuales están representados de forma esquemática en los dibujos.

La figura 1 muestra el dispositivo según la invención .

La figura 2 muestra una forma alternativa de ejecución del dispositivo.

La forma de ejecución ventajosa de un dispositivo según la fig. 1 presenta una carcasa de granulación 1 cilindrica que está limitada por su extremo frontal, en particular vuelto hacia un extrusor, por una placa perforada 2 y, por el extremo frontal opuesto, por una pared final 14. En la placa perforada 2 está previsto un canal de alimentación 3 para el material plastificado o la masa fundida a granular, en particular material sintético termoplástico, que fluye en el sentido de la flecha 4 del canal de alimentación 3 a varios canales de distribución 5 que desembocan en la superficie frontal 6 de la placa perforada 2 en boquillas 7 dispuestas en círculo y a la misma distancia en torno al eje central longitudinal 8 de la carcasa de granulación 1.

Este eje longitudinal 8 constituye al mismo tiempo el eje de rotación de un árbol 9 que en su extremo vuelto hacia la placa perforada 2 lleva un cabezal de cuchillas 10 dotado de varias cuchillas 11, las cuales, al girar el árbol 9 en torno a su eje en el sentido de la flecha 12, pasan sobre las desembocaduras de las boquillas 7 y con ello cortan frontalmente la masa de plástico inyectada en forma de hilos por las boquillas 7. La rotación del árbol 9 la produce un motor 13 dispuesto fuera de la carcasa de granulación 1 tras la pared final 14.

Para asegurar que las cuchillas 11 pasen siempre con la presión de aplicación deseada o bien con la presión de corte óptima por las desembocaduras de las boquillas 7, en la presente forma de ejecución el árbol 9, en particular junto con el motor 13 que lo acciona, puede moverse o ajustarse en la dirección axial del eje longitudinal 8 con respecto a la carcasa de granulación 1. Para ello se utiliza en el presente caso un dispositivo de ajuste 27 que puede estar formado por un elemento de regulación de cualquier tipo, por ejemplo mediante una rosca, un imán, un servomotor, etc. En dirección radial, el árbol no puede moverse o no de forma significativa. En la forma de ejecución según la fig. 1, el dispositivo de ajuste está fijado a la carcasa de granulación 1 y engrana en la carcasa del motor 13, pero la capacidad de ajuste axial del árbol 9 puede producirse también de otro modo .

Durante la operación, en el interior de la carcasa de granulación 1 se introduce un agente refrigerante, en particular agua de refrigeración o una mezcla de agua y glicol . Esta agua de refrigeración se alimenta tangencialmente a través de un conducto 21 en la dirección de la flecha 22 y fluye dentro de un espacio anular 23 que rodea la placa perforada 2, desde el que pasa al interior de la carcasa de granulación 1 a través de al menos un orificio 24, pas a lo largo del lado interior de la pared 16 en forma de película o anillo de agua y, al hacerlo, capta y enfría los pequeños gránulos cortados por las cuchillas 11 inmediatamente después de que se formaron, con lo que se impide que estos gránulos se aglutinen. Las partículas de granulado enfriadas se evacúan junto con el agua de refrigeración fuera de la carcasa de granulación 1 a través de un conducto de salida 25 en la dirección de la flecha 26.

El dispositivo conforme a la fig. 1 es básicamente un dispositivo para la granulación de corte frontal en caliente del tipo ya conocido, en el que la extracción de los pequeños gránulos se produce mediante la película de agua en rotación .

El árbol 9 atraviesa la carcasa de granulación 1 por en medio de la zona central de la pared final 14. El árbol 9 no está alojado en la pared final 14 de la carcasa de granulación 1 sino que lo soporta sobre todo el motor 13. El árbol atraviesa la carcasa de granulación 1 sin contacto y, por lo tanto, sin fricción, o bien está distanciado de la carcasa de granulación 1.

La zona entre el árbol 9 y la carcasa de granulación 1 está exenta de una junta rasante, es decir, en esta zona no hay ninguna junta, en concreto ni anillos de obturación ni películas de lubricante ni similares. Con esto, entre el interior de la carcasa de granulación 1 y el entorno exterior está formado un orificio de paso 17 permanentemente abierto, a través del cual el aire puede pasar desde fuera al interior de la carcasa de granulación 1 como muestra la flecha 31. El orificio de paso 17 está directamente adyacente al árbol 9 o conduce directamente a lo largo del árbol 9 o bien el árbol 9 está rodeado completamente y por todos lados en forma de camisa cilindrica por el orificio de paso 17. El orificio de paso 17 presenta la forma de un anillo cilindrico o bien de una ranura anular o bien se ha dejado un espacio libre de este tipo.

Mediante la evacuación del refrigerante en flujo fuera de la carcasa de granulación 1 (flecha 26) o bien debido al flujo de agua relativamente rápido, en particular en la salida 25, en la carcasa de granulación 1 se genera, de forma análoga a una bomba de chorro de agua, una cierta presión negativa respecto al entorno exterior. En la presión negativa también influyen el diseño de la salida 25 y posterior transporte del refrigerante en el interior de un sistema estanco, por ejemplo un tubo flexible.

Como alternativa o adicionalmente , la presión negativa también podría generarse al menos en parte o suplementariamente mediante una bomba de vacío que se conecta adicionalmente. Por lo tanto, la carcasa de granulación 1 debe presentar una cierta resistencia a una presión negativa de leve a media.

Debido a esta presión negativa, se aspira el aire del entorno desde el exterior al interior de . la carcasa de granulación 1 a través del orificio de paso 17, a lo largo del árbol, conforme a la flecha 31. A causa de esta corriente de aire 31 dirigida hacia el interior, el refrigerante no puede salir al exterior a través del orificio de paso 17 contra dicha corriente de aire 31. Se ha comprobado sorprendentemente que este principio funciona satisfactoriamente incluso cuando la presión negativa es muy reducida en el interior de la carcasa de granulación 1. De este modo, la zona por la que el árbol 9 atraviesa la carcasa de granulación 1 está estanqueizada contra la salida de refrigerante, lo que permite renunciar en esta zona a la aplicación de juntas caras y vulnerables.

En la fig. 2 está representado como alternativa otro acondicionamiento ventajoso. Este se corresponde en su mayor parte con el dispositivo según la fig. 1. Sin embargo, en la pared final 14, en el interior de la carcasa de granulación 1, en la zona donde el árbol 9 penetra al interior de la carcasa de granulación 1, está dispuesto un elemento de brida 19 que envuelve el árbol 9 en forma de anillo, estando constituido el orificio de paso 17 en este elemento de brida 19 en forma de camisa cilindrica o de ranura anular que rodea por todos lados el árbol 9. El árbol 9 no hace contacto con la carcasa de granulación 1 ni con el elemento de brida 19 y funciona en sí completamente exento de contacto y, por lo tanto, sin fricción y sin desgaste y distanciado de la carcasa de granulación 1 y/o del elemento de brida 19.

En el orificio de paso 17, en concreto rodeado del elemento de brida 19, está dispuesta una rosca de reflujo 30 que rodea el árbol en forma de camisa cilindrica o de anillo cilindrico. Esta rosca de reflujo 30 se encuentra distanciada sin contacto o, en el mejor de los casos, ligeramente rasante con el árbol 9, y transporta hacia el interior en dirección de la carcasa de granulación 1. De este modo se pueden eliminar los posibles restos de agua o se crea una especie de protección contra fallos en caso de que el vacío sea demasiado reducido o falle a intervalos en el interior de la carcasa de granulación 1. La rosca de reflujo 30 no obstaculiza significativamente la corriente de aire, o bien sigue existiendo un orificio de paso 17 permanentemente abierto a pesar de ella.

La carcasa de granulación 1 está diseñada de tal modo que los posibles puntos no estancos de la carcasa de granulación 1 son tan reducidos que durante la operación siempre se aspira suficiente aire a través del orificio de paso 17 al interior de la carcasa de granulación 1 y existe una corriente de aire suficientemente fuerte a través del orificio de paso 17 como para impedir la salida o paso de agua a través del orificio de paso 17. Resulta ventajoso que durante la operación la carcasa de granulación 1 esté constituida de forma suficientemente estanca al gas excepto en el orificio de paso 17 y los conductos de admisión y evacuación 21, 25 del agente refrigerante.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Dispositivo para la granulación de corte frontal en caliente, en particular de material sintético termoplástico, en el que los hilos de material fundidos mediante un extrusor se cortan frontalmente en una carcasa de granulación mediante cuchillas en rotación dispuestas en un árbol accionado mediante un motor formando pequeños gránulos, siendo los gránulos captados, refrigerados y evacuados de la carcasa de granulación por un agente refrigerante que fluye dentro de la carcasa de granulación, caracterizado porque entre el árbol y aquella zona de la carcasa de granulación en la que el árbol atraviesa la carcasa de granulación está constituido un orificio de paso que crea una conexión continua en flujo entre el interior de la carcasa de granulación y el entorno exterior.

2. Dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el árbol se puede ajustar o desplazar axialmente en la dirección de su eje longitudinal para que las cuchillas corten los pequeños gránulos con la presión de corte óptima.

3. Dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque el árbol está rodeado completamente y por todos lados por el orificio de paso en forma de una ranura anular o en forma de camisa cilindrica o bien porque alrededor del árbol se deja un espacio libre en forma de ranura anular y el árbol atraviesa la carcasa de granulación sin contacto.

4. Dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 3, caracterizado porque el árbol y/o el motor están alojados fuera de la carcasa de granulación .

5. Dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 4, caracterizado porque en la zona en la que el árbol penetra en la carcasa de granulación, en el interior de la carcasa de granulación, está dispuesto un elemento de brida que rodea el árbol, estando constituido el orificio de paso en el elemento de brida y rodeando el árbol en forma de una ranura anular o de camisa cilindrica.

6. Dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 5, caracterizado porque el orificio de paso está abierto permanentemente o bien permite una entrada permanente de gas y/o está exento de medios de obturación, en particular exento de uno o varios anillos de obturación y/o de una película de lubricante.

7. Dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 6, caracterizado porque en el orificio de paso está dispuesta, preferentemente alojada en el elemento de brida, una rosca de reflujo que rodea el árbol y que transporta hacia el interior.

8. Dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 7, caracterizado porque el dispositivo está constituido en forma de un en sí ya conocido dispositivo para la granulación de corte frontal en caliente, en el que en la carcasa de granulación se forma un anillo o camisa de agente refrigerante circulante, en particular un líquido refrigerante, pudiéndose regular la velocidad del flujo de agente refrigerante de tal modo que existe una corriente de aire suficientemente fuerte a través del orificio de paso como para impedir la salida o paso de refrigerante a través del orificio de paso y/o por que está prevista una bomba de vacío adicional que produce la presión negativa en la carcasa del granulación.

9. Dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 8 , caracterizado porque la carcasa de granulación es resistente a la presión negativa y por que la carcasa de granulación está diseñada de tal forma o los puntos no estancos de la carcasa de granulación son tan reducidos que siempre se aspira suficiente aire al interior de la carcasa de granulación a través del orificio de paso y existe una corriente de aire suficientemente fuerte a través del orificio de paso como para impedir la salida o paso de agente refrigerante a través del orificio de paso, en particular porque en operación, la carcasa de granulación está constituida de forma estanca al gas excepto en el orificio de paso y los conductos de admisión y evacuación de agente refrigerante.