MX2014015484A

MX2014015484A - Bomba de masa fundida para generacion de presion con la finalidad de forzar masa fundida de plastico a traves de herramienta.

Info

Publication number: MX2014015484A
Application number: MX2014015484A
Authority: MX
Inventors: Matthias Henke
Original assignee: Henke Property Ug Haftungsbeschränkt
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2014-12-16
Publication date: 2015-07-01
Also published as: PL2889118T3; DE102013021902B4; US20150184655A1; MX361168B; EP2889118A1; BR102014031751B1; EA201401313A1; BR102014031751A2; EP2889118B1; DE102013021902A1; CA2872741C; EA030581B1; CN104742353B; US10519952B2; MY177332A; CA2872741A1; KR101705952B1; TR201900853T4; CN104742353A; KR20150076109A

Abstract

La presente invención se relaciona con una bomba de masa fundida para la generación de presión con el fin de forzar plástico fundido a través de una herramienta, comprendiendo un compresor (406) con dos tornillos sinfín de transporte (408, 408´) dispuestos en una carcasa, un engranaje (405) por medio del cual se pueden accionar los tornillos sinfín de transporte (408, 408´) de manera sincronizada y comprendiendo un accionamiento (404), el engranaje (405) siendo dispuesto entre el accionamiento (404) y el compresor (406), previéndose en el engranaje (405) un árbol receptor (416, 416´) propio para cada tornillo sinfín de transporte (408, 408´) y el tornillo sinfín de transporte (408, 408´) siendo conectado con el árbol motor (416, 416´) correspondiente por medio de un acoplamiento (414, 414´). Se logra la creación de una bomba de masa fundida en la cual se puede ajustar de manera sencilla a discreción la distancia entre tornillos entre los dos tornillos sinfín de transporte se logra porque el acoplamiento (414, 414´) comprende una corona dentada de toma de fuerza (418, 418´) prevista en el árbol receptor (416, 416´) , una corona dentada motor (419, 419´) prevista en el tornillo sinfín de transporte (408, 408´) y un manguito de acoplamiento (421, 421´) que engancha la corona dentada de toma de fuerza (418, 418´) y la corona dentada motor (419, 419´), y porque la corona dentada motor (419, 419´) y la corona dentada de toma de fuerza (418, 418´) tienen un número diferente de dientes.

Description

BOMBA DE MASA FUNDIDA PARA GENERACION DE PRESION CON LA FINALIDAD DE FORZAR MASA FUNDIDA DE PLÁSTICO A TRAVÉS DE HERRAMIENTA CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con una bomba de masa fundida para la generación de presión para forzar masa fundida de plástico a través de una herramienta de conformidad con el concepto general de la reivindicación 1.

Para producir partes de plástico se produce primeramente una masa fundida de plástico en un proceso de polimerización de diferentes materias primas en un engranaje sinfín. A la masa fundida de plástico pueden adicionarse también aditivos como por ejemplo carbonato de calcio, viruta de madera, esferas de vidrio o aditivos similares. Se entiende que se pueden entender bajo 'partes de plástico' también partes que se producen de materias primas renovables, por ejemplo, de albúmina. Un engranaje sinfín así puede ser una máquina de compuesto, una máquina de extrusión, un tornillo sinfín amasador o algún otro dispositivo similar para la producción de una masa fundida de plástico.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Se conoce, por ejemplo, del documento EP 0 564 884 Al un engranaje de tornillo sinfín en el cual se mezclan entre si y amasan diferentes materias primas por medio de unos engranes sinfín de marcha sincronizada hasta obtener una masa fundida de plástico corriente.

Para la producción de un granulado de plástico que luego se procesa, por ejemplo, en máquinas de inyección de plástico, se fuerza la masa fundida de plástico con hasta 30 bar a través de una herramienta, presentemente un disco perforado. Para la producción de un perfil de plástico o de una parte moldeada de plástico esta masa fundida de plástico tiene que forzarse en un método de extrusión con hasta 300 bar a través de una herramienta correspondiente de extrusión o de moldeo.

Según se conoce del documento EP 0564884 Al, la masa fundida de plástico puede trasladarse del engranaje sinfín a una bomba de engrane, tal como se conoce del documento DE-OS 38 42 988 y forzarse o prensarse a través de la herramienta para obtener el granulado, perfil o la parte moldeada deseable.

La bomba de engrane separada, sin embargo, tiene la desventaja de que ésta es cara en la producción, entre otros motivos, por su accionamiento independiente y el control independiente que es necesario. Otro problema de la bomba de engrane con propio accionamiento es que a bajas velocidades de rotación hasta 50 RPM se genera una pulsación a causa del tipo de construcción que dificulta el transporte de entrada de la masa fundida de plástico a la bomba de engrane. Además no se fuerza en la entrega de la masa fundida de plástico a la herramienta toda la masa fundida de plástico a través de la herramienta, sino una parte de la masa fundida regresa a la abertura de entrada de la bomba, donde se genera una presión previa correspondiente, de no poca consideración. Puesto que esta presión previa, sin embargo, no es uniforme, sino que se presenta sólo en ciertos intervalos pulsantes, surge una pulsación. Para superar esta presión previa pulsante es necesario entregar la masa fundida con una presión correspondiente, lo que hace necesaria una generación de presión suficiente en la salida del tornillo sinfín.

En lugar de una bomba de engrane se usa frecuentemente también una bomba monohusillo con su propio accionamiento. Pero también en la bomba monohusillo se presenta a causa del tipo constructivo una presión previa considerable en la entrada de bomba que tiene que ser superada por el engranaje de tornillo sinfín.

El empleo de una bomba de engrane o de una bomba monohusillo tiene, por consiguiente, únicamente la ventaja de que se puede reducir la unidad para incrementar la presión del engranaje sinfín, pero no es posible prescindir del todo de la posibilidad de incrementar la presión, puesto que en engranaje de tornillo sinfín tiene que superar todavía la presión previa presente .

Otra desventaja de la bomba de engrane y de la bomba monohusillo consiste en que después de concluir el uso, masa fundida de plástico queda entre los engranes o en el paso del tornillo sinfín y se hace necesaria una limpieza aparatosa de la bomba de engrane respectivamente de la bomba monohusillo.

El documento EP 0564884 Al propone integrar la bomba de engrane en el engranaje de tornillo sinfín, de manera que un solo accionamiento acciona los tornillos helicoidales con la bomba de engrane fijado en ellos. Esto tiene la ventaja de que la bomba de engrane se acciona con el mismo número de revoluciones por minuto que los tornillos helicoidales y se reduce la pulsación a un mínimo.

Del documento EP 1 365 906 B1 se conoce una máquina de extrusión de husillo doble con bomba helicoidal integral en la cual se fijan en los tornillos helicoidales sincronizados dos elementos helicoidales que causan un incremento de presión. A causa de una geometría determinada de los tornillos se forman unas cámaras entre los elementos de tornillo que permiten un transporte forzoso volumétrico de la masa de plástico fundido, de manera tal que se logre un incremento de presión. Es necesario entonces sin embargo, agrandar el accionamiento para toda la instalación tanto en la máquina de tornillo sinfín según el documento EP 0564 884 Al como en la máquina de extrusión de husillo doble según EP 1 365 906 B1 porque se tiene que hacer disponible fuerza y energía del accionamiento al mismo tiempo para el incremento de presión y para el proceso de mezclar y amasar. Se tiene que prever, por consiguiente, un electromotor mucho más fuerte y correspondientemente transmisiones, árboles, carcasas, etc., reforzados.

En la máquina de tornillo sinfín de conformidad con el documento EP 0 564 884 Al y en la máquina de extrusión de husillo doble de conformidad con el documento EP 1 365 906 Bl, la bomba de engrane integrada y los elementos de husillo que causan el incremento de presión tienen la misma velocidad de rotación que los tornillos sinfín usados para mezclar y amasar. Se necesita una alta velocidad de rotación para lograr una masa fundida de plástico homogénea. Tanto en la bomba de engrane como en los elementos de husillo que causan el incremento de presión, esta alta velocidad de rotación causa, sin embargo, mucho rozamiento, lo que ocasiona una alta necesidad de fuerza y energía y la generación de mucho calor. El calor se disipa a la masa fundida de plástico, lo que, sin embargo, puede conllevar un menoscabo o en casos extremos también dañar a la masa fundida de plástico. Las posibilidades de usar una bomba de engrane integrada y los elementos especiales de husillo, por consiguiente, son limitadas. El problema se hace menos grave si se usa, dependiendo de la masa fundida de plástico empleada en cada caso, una bomba de engrane individualmente ajustada o elementos de husillo individualmente diseñados. Estas pérdidas por rozamiento también afectan el accionamiento y toda la instalación, los cuales tienen que dimensionarse con un tamaño mayor. Pero esto produce una inversión alta en equipo y altos costos de instalación.

La invención se basa aquí en el descubrimiento de que la integración de una unidad de aumento de presión en una máquina de tornillo sinfín es posible únicamente con una inversión mayor en aparato y, sobre todo, que se tienen que hacer concesiones tanto en la unidad de aumento de presión como en la máquina de tornillo sinfín, de manera que no se puede realizar ningún diseño óptimo para ninguno de estos componentes.

Se describió entonces en el documento DE 102013 010 505.6 un dispositivo para la producción de granulado de plástico, de perfiles extrudidos o de partes moldeadas de masa fundida de plástico, en el cual la máquina de tornillo sinfín se usa exclusivamente para mezclar y amasar la masa de plástico fundido, mientras que la bomba de masa fundida se diseña consecuentemente para incrementar la presión.

La bomba de masa fundida de conformidad con el concepto general de la reivindicación 1 se describe ya en el documento DE 102013010 505.6, al cual presentemente se remite en cuanto a su contenido completo. En una bomba de masa fundida teniendo dos tornillos sinfín de transporte diseñada así de consecuente para el incremento de presión es importante que el intersticio de tornillo que se forma entre los filetes de tornillo se ajuste a la masa fundida de plástico que se procesa en cada caso. Para polietileno (PE), por ejemplo, se prefiere un intersticio de tornillo de 0.1 mm, mientras que, por ejemplo, para una masa fundida de plástico con un alto contenido de carbonato de calcio se prefiere un intersticio de tornillo de 0.5 mm. Con otros aditivos, por ejemplo en caso de viruta de madera o de perlas de vidrio, tambien un intersticio de tornillo de 1 mm o 2 mm puede estar apropiado.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Partiendo de lo anterior, la presente invención se basa en el problema de crear una bomba de masa fundida del tipo mencionado inicialmente en la cual se puede ajustar discrecionalmente y de manera sencilla el intersticio de tornillo entre los dos tornillos sinfín de transporte.

Como solución téenica para este problema se propone una bomba de masa fundida del tipo mencionado inicialmente que tiene las características de la reivindicación 1. Perfeccionamientos ventajosos de esta bomba de masa fundida pueden desprenderse de las reivindicaciones subordinadas.

Una bomba de masa fundida formada de conformidad con esta enseñanza téenica tienen la ventaja de que los tornillos sinfín de transporte se pueden separar rápido y sin complicaciones del engranaje gracias al acoplamiento simplemente separable. Esto a su vez hace posible girar también los tornillos sinfín de transporte relativo entre sí sobre el eje longitudinal y conectar estos en una nueva posición angular nuevamente con el engranaje. Esto permite ajustar el intersticio de tornillo formado entre los tornillos sinfín de transporte a la masa fundida de plástico que ha de procesarse. Para esto resultó particularmente ventajoso proveer la corona dentada motor en el árbol motor con un paso diferente de la corona dentada motor en el tornillo sinfín de transporte. El paso diferente, i.e., el diferente número de dientes en la respectiva corona dentada permite un número de posiciones mucho más grande en las cuales el tornillo sinfín de transporte puede fijarse en el árbol motor. Esto a su vez permite un ajuste mucho más preciso del intersticio de tornillo.

En una modalidad particularmente preferida, también las coronas dentadas motor del primer y del segundo tornillo sinfín de transporte tienen un diferente número de dientes. Teniendo ahora tres diferentes coronas dentadas, el número de posiciones posibles aumenta aún más.

Lo análogo vale para el caso que las coronas dentadas de salida del primer y del segundo árbol de toma de fuerza tengan un diferente númerode dientes.

En una modalidad particularmente preferente, las cuatro coronas dentadas en ambos árboles de toma de fuerza y en ambos tornillos sinfín de transporte tienen todas ellas un paso diferente, de manera que se cuente con un número particularmente grande para el ajuste de ángulo de los tornillos sinfín de transporte. Esto hace posible ajustar el intersticio de tornillo con particular precisión. Puesto que la determinación de la combinación ideal de dentados es muy compleja, se usa para esto en la praxis un software apropiado.

En otra modalidad preferida, el acoplamiento comprende un disco individual con la cual se puede ajustar la posición axial del tornillo sinfín de transporte. Se detecta aquí la posición axial real del tornillo sinfín de transporte y se selecciona el grosor del disco de ajuste de manera tal que el tornillo sinfín de transporte adopte la posición deseable en estado montado.

En un perfeccionamiento preferido, el disco de ajuste del primer acoplamiento puede tener un grosor diferente del disco de ajuste del segundo acoplamiento, de manera que es posible también por medio de los discos de ajuste ajustar el intersticio de tornillo. Esto permite un ajuste aún más preciso del intersticio de tornillo.

En otra modalidad ventajosa se disponen dos tornillos sinfín de transporte uno encima del otro, i.e. verticalmente entre sí. Esto tiene la ventaja de que la abertura de entrada se puede ubicar en el centro opuesto a los tornillos sinfín de transporte, de manera que la masa fundida entrante es recogida muy bien por ambos tornillos sinfín de transporte y se logra un alto grado de llenado. Esto tiene además la ventaja de que la abertura de entrada puede disponerse lateralmente en la bomba de masa fundida, de manera que se presenta una entrada radial y una salida radial del medio. Esto a su vez permite una disposición angulada de la bomba de masa fundida respecto a la máquina de tornillo sinfín con la ventaja de que se reduce la longitud total del dispositivo. La bomba de masa fundida puede colocarse por ejemplo a un ángulo de 45° respecto a la máquina de tornillo sinfín, lo que reduce el requerimiento de espacio enormemente.

En una modalidad ventajosa, los tornillos sinfín de transporte están realizados de manera tal que la proporción de diámetro exterior (Da) a diámetro menor (Di) esté cerca de 2. En otra modalidad, por ejemplo cuando se usa albúmina en la masa fundida de plástico, la proporción de diámetro exterior a diámetro menor se ubica cerca de 5. Dependiendo de la clase de masa fundida de plástico se puede seleccionar también una proporción de Da a D± entre 1.6 y 2.4. Esto permite lograr un volumen de transporte grande con un tornillo sinfín comparativamente delgado y, por consiguiente, económico.

Un dispositivo configurado de conformidad con esta enseñanza téenica y una bomba de masa fundida de conformidad con esta enseñanza técnica tienen la ventaja de que gracias al transporte forzoso de la masa fundida en la bomba de masa fundida no se genera presión previa significativa en la abertura de entrada de la bomba de masa fundida, de manera que la masa fundida puede transitar sin presión de la máquina de tornillo sinfín a la bomba de masa fundida. Únicamente las fuerzas necesarias para el transporte de la masa fundida de plástico, por ejemplo para superar la inercia de la masa fundida (que se llama también presión de masa), del rozamiento, etc., se tienen que generar por la máquina de tornillo sinfín y pueden producir un ligero incremento de presión de 0.1 a 0.4 bar, dependiendo de las propiedades de la masa fundida. Tales fuerzas, sin embargo, las puede generar el propio tornillo sinfín de la máquina de tornillo sinfín, de manera que se puede prescindir en la máquina de tornillo sinfín de un dispositivo de aumento de presión. Esto tiene a su vez la ventaja de que se puede operar una máquina de tornillo sinfín sin dispositivo de aumento de presión con una accionamiento más pequeño, presentemente un electromotor más pequeño, eventualmente una transmisión más pequeña, un husillo más pequeño, una carcasa más pequeña y otros componentes más pequeños, puesto que las fuerzas que tienen que transmitirse son ahora mucho más pequeñas. Esto conlleva una reducción pronunciada de los costes de producción de la máquina de tornillo sinfín. Esto va acompañado también de una reducción de los costos de energía.

Gracias a la omisión del dispositivo de aumento de presión surge además la ventaja de que la máquina de tornillo sinfín se puede diseñar ahora consecuentemente para mezclar las materias primas y para la producción de la masa fundida de plástico, lo que mejora el grado de eficacia y, con ello, también la economía de la máquina de tornillo sinfín. La máquina de tornillo sinfín al mismo tiempo recibe menos carga, lo que conlleva un desgaste menor.

Otra ventaja es que después de la separación de la bomba de masa fundida de la máquina de tornillo sinfín la bomba de masa fundida se puede construir y diseñar únicamente para lograr un aumento efectivo de presión.

En la construcción y operación de un prototipo del dispositivo inventivo se dio sorprendentemente el resultado de que la suma de la potencia eléctrica de los accionamientos de la máquina de tornillo sinfín y de la bomba de masa fundida era más pequeña que la potencia eléctrica de un dispositivo correspondiente de acuerdo al estado de la téenica. Se logró, por consiguiente, gracias a la separación de la máquina de tornillo sinfín y de la bomba de masa fundida además de una reducción de los costes de producción del dispositivo (gracias a los componentes más pequeños) también una reducción de los costos de energía para la producción del granulado de plástico, de los perfiles extrudidos y de las partes de moldeo.

En otra modalidad ventajosa, los filetes de tornillo del tornillo tienen un perfil de rosca rectangular o trapezoide. Esto logra un transporte forzoso de la masa fundida, en particular si se selecciona un ángulo de flanco (llamado también ángulo de perfil) entre 0o y 20°. La configuración de los filetes de tornillo debería ajustarse a la masa fundida que se usará; en el procesamiento de polietileno, por ejemplo, un ángulo de perfil de 0o resultó práctico, mientras que PVC se procesa mejor con un ángulo de perfil de 13°.

En otra modalidad preferida, el filete de tornillo tiene una superficie plana, lo que también contribuye a una producción económica.

Gracias a la formación del filete de tornillo con un flanco plano, un ángulo de flanco de 0o y una superficie plana, el filete de tornillo tiene una sección transversal rectangular. En particular, si entonces la distancia de los filetes de tornillo después de cada paso corresponde aproximadamente a la anchura del filete de tornillo, se logra un intersticio de tornillo uniforme, reducido a un mínimo, con el cual se obtura la cámara de tornillo correspondiente. Esta obturación permite la generación de una alta presión en la herramienta, en particular en el disco perforado.

En aún otra modalidad preferente, los filetes de tornillo de ambos tornillos sinfín de transporte engranan de tal manera entre sí que el intersticio de tornillo remanente en el punto más estrecho forma una obturación por intersticio. Esta obturación por intersticio inhibe por una parte el flujo invertido del medio e incrementa el transporte forzoso, y la obturación por intersticio tiene por otra parte la función de una compensación de sobrepresión. Gracias al transporte forzoso se logra una generación de alta presión y se impide al mismo tiempo, gracias a la compensación de sobrepresión, el daño al medio, en particular si la obturación por intersticio se ajusta al medio por procesar. Las mismas ventajas valen también para el intersticio de carcasa.

Otra ventaja consiste en que los dos tornillos sinfín de transporte se pueden accionar con una potencia comparativamente reducida, lo que conlleva un motor de accionamiento más pequeño y un menor consumo de energía.

En otra modalidad preferida se forma entre la carcasa y los tornillos sinfín de transporte, respectivamente, los filetes de tornillo de éstos un número de cámaras de tornillo que contienen el medio. Las cámaras de tornillo se realizan aquí correspondientemente a la obturación de intersticio del intersticio de tornillo y/o de carcasa prácticamente cerradas, de manera que se pueda generar la presión deseable y que se logre un transporte forzoso de la masa fundida de plástico, pero que también en caso de una presión (localmente) excesiva se presente cierta compensación de presión.

En una modalidad preferente, una cámara de tornillo se extiende a lo largo de un paso de un filete de tornillo. El principio y el fin de la cámara de tornillo se encuentran aquí en el punto de intersección de ambos tornillos sinfín de transporte, i.e. en el plano que es definido por los ejes de ambos tornillos sinfín de transporte. Esto tiene la ventaja de que el medio ocupa gracias a esto un lugar definido y no se mezcla con otro medio. Al mismo tiempo, esto permite una generación de presión eficiente en el disco perforado.

En otra modalidad preferente, se forma un intersticio de carcasa entre el filete de tornillo y la carcasa, y se forma un intersticio de tornillo también entre el filete de tornillo y su tornillo sinfín de transporte adyacente, ambos siendo realizados como obturación por intersticio, de manera que se retiene esencialmente el medio en la cámara de tornillo en cuestión sin que se presente a través de estos intersticios (obturación por intersticio) un flujo invertido significativo de medio a una cámara de tornillo anterior adyacente. Esto tiene la ventaja de que se logra así una obturación entre las cámaras de tornillo, lo que permite una alta presión en cada una de las cámaras de tornillo, un transporte forzoso de la masa fundida de plástico y una presión de más de 400 bar, hasta 600 bar, en el disco perforado.

En aun otra modalidad preferente, el intersticio de carcasa y/o el intersticio de tornillo tiene de 0.05 mm a 2 mm de ancho. La anchura del intersticio y por consiguiente el tamaño de la obturación por intersticio, dependen últimamente del medio que ha de procesarse y de sus aditivos. Con un plástico altamente llenado teniendo una proporción de carbonato de calcio de 80% y una presión en el disco perforado de 500 bar, una anchura de intersticio de 0.5 mm resultó ser ventajosa.

Aún otra ventaja consiste en que gracias a la acción concurrente de los dos tornillos sinfín de transporte que engranan entre si con precisión con los filetes de tornillo configuradas correspondientemente por una parte y gracias al transporte forzado por otra parte, se presenta una generación rápida de presión, de manera que se alcanzan presiones altas con una construcción comparativamente corta de la bomba de masa fundida, que la permanencia en la bomba de masa fundida es poca y que el daño térmico y mecánico de la masa fundida es reducido, gracias a ello.

En aún otra modalidad ventajosa, la bomba de masa fundida está diseñada de manera tal que los tornillos sinfin de transporte rotan con velocidades de rotación entre 30 RPM y 300 RPM, preferentemente a velocidades de rotación entre 50 RPM y 150 RPM, dependiendo de la clase de masa fundida de plástico. Esto tiene la ventaja de que la velocidad de rotación seleccionada se ubica al menos en la mayoría de los casos encima de la velocidad de rotación de una bomba de engrane o de una bomba monohusillo, de manera que en asociación con el transporte forzoso de la masa fundida a causa de la geometría ésta se transporte sin pulsación.

Una ventaja de la velocidad de rotación limitada a un máximo de 300 RPM es que se evitan los cizallamientos dañinos de las cadenas de polímero que se presentan a altas revoluciones.

En una modalidad preferente, la bomba de masa fundida alcanza con una proporción de 2 a 5 entre la longitud y el diámetro del tornillo sinfín de transporte, preferentemente de 3.5, una presión de más de 250 bar, hasta 600 bar, en el disco perforado. Esto tiene la ventaja de que la bomba de masa fundida puede producirse económicamente y se puede montar sin requerir mucho espacio.

Otras ventajas del dispositivo inventivo y de la bomba de masa fundida inventiva se desprenden de las figuras anexas y de las modalidades que a continuación se describen. Las características mencionadas en lo precedente y que se detallan más adelante pueden también usarse inventivamente en cada caso de manera individual o en combinaciones arbitrarias entre sí. Las modalidades mencionadas no deben interpretarse como enumeración definitiva, sino tienen, más bien, el carácter de ejemplos. Se muestra: BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Figura 1 una vista de plano sobre un dispositivo para la producción de granulado de plástico, de perfiles extrudidos o de partes moldeadas de una masa fundida de plástico en representación esquemática con una primera modalidad de una bomba de masa fundida inventiva; Figura 2 una vista de lado representada en sección de la bomba de masa fundida de acuerdo a la Figura 1; Figura 3 una vista de lado representada en sección de una segunda modalidad de una bomba de masa fundida inventiva, seccionada a lo largo de la linea III -III en la Figura 5a; Figura 4 una vista de lado representada en sección de la bomba de masa fundida según la Figura 3, seccionada a lo largo de la linea IV - IV en la Figura 5b; Figuras 5a y 5b una representación seccionada a través de la bomba de masa fundida según la Figura 3, seccionada a lo largo de la linea V - V en la Figura 3.

Figura 6 una vista de lado de un tornillo sinfín de transporte de una tercera modalidad de una bomba de masa fundida inventiva; Figura 7 una vista de frente del tornillo sinfín de transporte según la Figura 6; Figura 8 una vista de lado representada en sección del tornillo sinfín de transporte según la Figura 6, seccionada a lo largo de la línea VIII-VIII en la Figura 6; Figura 8a un aumento de detalle de acuerdo a la línea de círculo Villa en la Figura 8; Figura 9 una vista representada en perspectiva de un tornillo sinfín de transporte de una cuarta modalidad de una bomba de masa fundida inventiva; Figura 10 una vista de lado del tornillo sinfín de transporte según la Figura 9; Figura 11 una vista de plano del tornillo sinfín de transporte según la Figura 9; Figura 12 una vista de frente del tornillo sinfín de transporte según la Figura 9; Figura 13 una vista de lado representada en sección de una quinta modalidad de una bomba de masa fundida inventiva; Figura 14 una representación de despiece del acoplamiento de la bomba de masa fundida de conformidad con la Figura 13; Figura 15 una representación de despiece del acoplamiento de una sexta modalidad de una bomba de masa fundida inventiva.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN En la Figura 1 se representa esquemáticamente un dispositivo para la producción de granulado de plástico, de perfiles de plástico o de partes moldeadas de plástico de una masa fundida de plástico comprendiendo una máquina de tornillos sinfín 1 para mezclar y amasar las materias primas formando una masa fundida de plástico, una primera modalidad de una bomba de masa fundida 2 inventiva para comprimir la masa fundida de plástico y una herramienta 3, presentemente un disco perforado, a través del cual se fuerza la masa fundida de plástico comprimida a más de 50 bar, para producir el granulado de plástico deseable. En una modalidad que aquí no se representa se emplea en lugar de un disco perforado una herramienta de extrusión para la producción de los perfiles de plástico deseable o de las partes moldeadas deseables, debiéndose aplicar en la herramienta una presión de más de 250 bar.

En la modalidad que aquí se representa la bomba de masa fundida está dispuesta con una inclinación de 45° respecto a la máquina de tornillo sinfín para reducir el requerimiento de espacio en el sitio de producción.

Según se desprende en particular de la Figura 2, la bomba de masa fundida 2 comprende un accionamiento, aquí un electromotor 4, una transmisión 5 y un compresor 6. En la carcasa 7 del compresor 6 se retienen dos tornillos sinfín de transporte 8 en disposición paralela entre sí y rotan en sentidos contrarios. Los tornillos sinfín de transporte 8 están conectados con la transmisión 5, la cual está conectada con el electromotor . Cada uno de los tornillos sinfín de transporte 8 posee un filete de tornillo 9 que se proyecta esencialmente en dirección radial y que se extiende en forma helicoidal sobre su periferia, engranando el filete de tornillo 9 de un tornillo sinfín de trabajo 8 de manera tal con el filete de tornillo 9 del otro tornillo sinfín de transporte 8 que se da un transporte forzoso de la masa fundida de plástico.

En la primera modalidad representada en la Figura 2 de una bomba de masa fundida 2 inventiva, los dos tornillos sinfín de transporte 8 rotan a contrasentido. Para garantizar un engranar correcto mutuo entre sí exacto, los dos tornillos sinfín de transporte 8 están acoplados forzadamente, de manera que se garantiza una marcha sincronizada. Ambos tornillos sinfín de transporte 8 se accionan aquí de manera sincronizada.

La carcasa 7 está configurada correspondiente a los tornillos sinfín de transporte 8 de tal manera que entre el borde exterior del filete de tornillo 9 y la carcasa 7 quede un intersticio de carcasa 10 estrecho, el cual puede ascender a entre 0.05 mm a 2 mm, y que asciende en la modalidad aquí representada a 0.5 mm.

Con el filete de tornillo 9 que se proyecta radialmente y un ángulo de flanco en cada lado del filete de tornillo 9 de cero grado con flancos realizados en forma plana, y en particular con un filete realizadas en forma plana, se da un filete de tornillo 9 rectangular en sección transversal. La distancia entre filetes de tornillo 9 adyacentes corresponde al mismo tiempo al ancho de un filete de tornillo 9. De esto resulta que el filete de tornillo 9 de un tornillo sinfín de transporte 8 engrana con precisión de ajuste en el intersticio del filete de tornillo 9 del otro tornillo sinfín de transporte 8. El intersticio de tornillo 11 remanente entre los filetes de tornillo 9 y los tornillos sinfín de transporte 8 está reducido a un mínimo y asciende a entre 0.05 mm y 2 mm, preferentemente 0.5 mm. El intersticio de tornillo 11 efectivamente seleccionado depende del medio usado, debiendo seleccionarse el intersticio de tornillo 11 correspondientemente más grande conforme incremente la viscosidad del medio.

A causa del intersticio de tornillo 11 reducido a un mínimo se genera una obturación entre los tornillos sinfín de transporte 8, de manera que se forma entre la carcasa 4, los filetes de tornillo 9 y los tornillos sinfín de transporte 8 un número de cámaras de tornillo 12, siendo cerrada cada una de las cámaras de tornillo 12 a causa de la obturación y transportándose en forma continua la masa fundida que se encuentra en ella. Gracias a los tornillos sinfín de transporte que engranan estancamente entre sí se minimiza el flujo de regreso de una parte de la masa fundida de plástico, de manera que se reduce también la pérdida de presión a un mínimo. Esto se designa también como 'axialmente estanco'.

Para lograr una gran potencia de transporte, las cámaras de tornillo 12 se configuran comparativamente grandes. Esto se logra por medio de filetes de tornillo 9 comparativamente altas, siendo la proporción del diámetro exterior (Da) al diámetro menor (Di) dos.

Para realizar un tamaño constructivo reducido de la bomba de masa fundida 2, los tornillos sinfín de transporte 8 tienen en la modalidad aquí representada una proporción de longitud/diámetro exterior de 3.5.

Las cámaras de tornillo 12 formadas dentro de la carcasa 7 son delimitadas afuera por la carcasa 7 y hacia el lado por el filete de tornillo 9. En la región en que los filetes de tornillo 9 de tornillos sinfín de transporte 8 engranan entre sí, las cámaras de tornillo 12 son separadas unas de otras por el efecto de obturación. Por consiguiente, una cámara de tornillo 12 se extiende sobre un paso de rosca helicoidal.

El diseño de la anchura del intersticio de carcasa 10 y/o de tornillo 11 depende de los materiales usados. Resultó práctico, por ejemplo, en el procesamiento de plásticos altamente llenados con una proporción de carbonato de calcio de 80% con una presión requerida de 250 bar una anchura de 0.5 itim. En caso de un medio más corrientes el intersticio se mantiene más pequeño, con un medio poco corriente se realiza el intersticio más grande. En caso de que se encuentran mezclados con el medio partículas, fibras o pigmentos duros, también puede realizarse un intersticio más grande.

El intersticio de carcasa 10 y de tornillo 11 permite la formación de las cámaras de tornillo 12 prácticamente cerradas, lo que logra una generación de presión en dirección al disco perforado 3, entre otros motivos, porque se impide gracias a ello un flujo de regreso significativo del medio.

Para el caso de que la presión se incremente localmente más allá de la medida deseable, el intersticio tiene un efecto de compensación, puesto que algo de la masa fundida de plástico puede fugarse a la cámara de tornillo 12 adyacente, lo que vuelve a reducir la presión localmente y evita atascamientos y/o daños. El tamaño del intersticio tiene, por consiguiente, también un efecto sobre la compensación de presión.

Si se requiere una presión más alta en la herramienta 3, entonces se tiene que reducir el intersticio de carcasa 10 y el intersticio de tornillo 11. Esto vale también para el caso de que se procesa una masa fundida de plástico altamente viscosa. Con una masa fundida de plástico de baja viscosidad se puede también ensanchar el intersticio. En resumen, el intersticio debe seleccionarse correspondientemente a los criterios que aquí se mencionan para cada caso individual. Una anchura de intersticio entre 0.05 mm y 2 mm resultó práctico. Todas las modalidades que se mencionan aquí son axialmente estancas.

Las modalidades de la bomba de masa fundida 2 presentemente descritas con una anchura de intersticio de 0.5 mm se emplean de manera particularmente ventajosa para plásticos altamente llenados, i.e. para plástico con una alta proporción de sólidos, como por ejemplo carbonato de calcio, madera o carburos. El plástico altamente llenado tiene aquí una proporción de carbonato de calcio de al menos 80%.

A causa de la gran cantidad de masas fundidas de plástico, los ángulos de flanco (llamados también ángulos de perfil) pueden ajustarse de toda forma necesaria. Resultó práctico seleccionar al menos con tornillos sinfín de transporte 8 que rotan a contrasentido un perfil de rosca rectangular, tal como se muestra en la Figura 2 o un perfil de rosca trapezoide tal como se representa en la Figura 8.

Perfiles de rosca rectangulares, tal como se representan en la Figura 2, se usan también para el procesamiento de polietileno (PE).

En la segunda modalidad representada en las Figuras 3 a 5 de una bomba de masa fundida 102 inventiva los dos tornillos sinfín de transporte 108 rotan en el mismo sentido y se accionan por un árbol de accionamiento 113 común. También aquí los filetes de tornillo de los tornillos sinfín de transporte 108 engranan entre sí de tal manera que se quede un intersticio de tornillo mínimo.

Semejantes plásticos altamente llenados pueden transportarse y compactarse mediante la bomba de masa fundida 2, 102 sin estresar el material, entrando el plástico con presión de ambiente a la bomba de masa fundida 102 y volviendo a abandonar la bomba de masa fundida 102 con una presión de 50 a 600 bar, preferentemente de 400 bar. También aquí la proporción de Da a Di es igual a 2 para lograr una alta potencia de transporte.

En las Figuras 6 a 8 se representa un tornillo sinfín de transporte 208 en una tercera modalidad de una bomba de masa fundida inventiva. Este tornillo sinfín de transporte 208 se realiza con paso doble y sus filetes de tornillo 209 se realizan en forma trapezoide en sección transversal, teniendo un ángulo de flanco de 13°. Este tornillo sinfín de transporte 208 se usa a contrasentido y se usa preferentemente para el procesamiento de PVC. También aquí se forman cámaras de tornillo 212 axialmente estancas que logran una buena generación de presión y un buen transporte forzoso. También aquí la proporción de Da a Di es igual a 2.

En las figuras 9 a 12 se representa un tornillo sinfín de transporte 308 en una cuarta modalidad de una bomba de masa fundida inventiva. Este tornillo sinfín de transporte 308 es de paso cuádruple (A, B, C, D) y sus filetes de tornillo 309 son rectangulares en sección transversal teniendo un ángulo de flanco de 0o. Este tornillo de transporte 308 se usa con rotación a contrasentido y se usa preferentemente para el procesamiento de un medio conteniendo albúmina. También aquí se forman cámaras de tornillo 312 axialmente estancas que logran una buena generación de presión y un buen transporte forzoso. También aquí la proporción de Da a Di es igual a 2.

En la quinta modalidad representada en las Figuras 13 y 14 de una bomba de masa fundida 402 inventiva, el compresor 406, la transmisión 405 y el accionamiento 404 son de configuración idéntica a la primera modalidad de acuerdo a la Figura 2, con la única diferencia de que en la quinta modalidad los dos tornillos sinfín de transporte 408 y 408' se conectan en forma separable a través de respectivamente un acoplamiento 414 y 414' con un árbol de toma de fuerza 416, 416' de la transmisión 405. En cada uno de los árboles de toma de fuerza 416, 416' se encuentra formado un dentado helicoidal 417, 417' que se engranan entre si de tal manera que gracias a eso los dos árboles de toma de fuerza 416, 416' están sincronizados, y con ellos también los tornillos sinfín de transporte 408, 408'. Así se logra una sincronización exacta de los tornillos sinfín de transporte 408, 408', de manera que la posición de los filetes de tornillo 409, 409' entre sí no cambia durante la operación.

Cada acoplamiento 414, 414' comprende una corona dentada de salida 418, 418' provista en el extremo libre del árbol de toma de fuerza 416, 416', una corona dentada motor 419, 419', un disco de ajuste 420, 420' y un manguito de acoplamiento 421, 421' previstos en un extremo libre correspondiente del tornillo sinfín de transporte 408, 408'. El Manguito de acoplamiento 421, 421' está equipado en su cara interior con un dentado de salida 422, 422' y un dentado motor 423, 423', el dentado de salida 422, 422' estando configurado para corresponder a la corona dentada de salida 418, 418' en el árbol de toma de fuerza 416, 416', mientras que el dentado motor 423, 423' está configurado para corresponder a la corona dentada motor 419, 419' en el tornillo sinfín de transporte 408, 408'. En la modalidad que aquí se representa se seleccionó un dentado recto según DIN 5480.

En el estado montado el manguito de acoplamiento 421, 421' está superpuesto tanto a la corona dentada de salida 418, 418' como sobre la corona dentada motor 419, 419', de manera que el dentado de salida 422, 422' está engranado con la corona dentada de salida 418, 418' y el dentado motor 423, 423' con la corona dentada 419, 419'. De esta manera el manguito de acoplamiento 421, 421' puede transmitir las fuerzas y momentos del árbol de toma de fuerza 416, 416' al tornillo sinfín de transporte 408, 408'.

Para que los filetes de tornillo 409, 409' de los tornillos sinfín de transporte 408, 408' que engranan entre sí siempre se enganchen, es necesario ajustar los tornillos sinfín de transporte 408, 408' relativamente entre sí. Esto se realiza mediante giro de uno o de ambos tornillos sinfín de transporte 408, 408' sobre su respectivo eje longitudinal hasta alcanzar la posición deseable. Se ajusta aquí también el tamaño del intersticio de tornillo 411 a la medida deseable.

La corona dentada de salida 418, 418' del árbol de toma de fuerza 416, 416' tiene un número de dientes que es diferente del número de dientes en la corona dentada motor 419, 419' del tornillo sinfín de transporte 408, 408'.

El tornillo sinfín de transporte 408, 408' puede desplazarse por consiguiente de acuerdo al paso en la corona dentada motor 419, 419' o de acuerdo al paso en la corona dentada de salida 418, 418'. El tornillo sinfín de transporte 408, 408' puede desplazarse desde luego también tanto en la corona dentada motor 419, 419' como de salida 418, 418'. Existe además la posibilidad de desplazar el primer tornillo sinfín de transporte 408 de manera diferente del desplazamiento del segundo tornillo sinfín de transporte 408'.

En resumen, esto produce una gran cantidad de posibilidades para posicionar los tornillos sinfín de transporte 408, 408' relativo entre sí. En la praxis se determina la combinación de dentados para el posicionamiento óptimo de los tornillos sinfín de transporte 408, 408' relativo entre sí por medio de cálculo con la ayuda de un software apropiado. De acuerdo a la combinación de dentado determinada se enchufa entonces el manguito de acoplamiento 421, 421' sobre los árboles de toma de fuerza 416, 416' y los tornillos sinfín de transporte 408, 408' se enchufan correspondientemente en la posición determinada en los manguitos de acoplamiento 421, 421'.

La posición del respectivo tornillo sinfín de transporte 408, 408' se ajusta en dirección axial mediante el disco de ajuste 420, 420'. Se detecta para esto primero la posición real entre si de los filetes de tornillo 409, 409'. Se selecciona entonces correspondientemente un primer disco de ajuste 420 con un primer grosor y un segundo disco de ajuste 420' con un segundo grosor de manera tal que se ajuste el intersticio de tornillo o411 deseable, insertándose el primer disco de ajuste 420 entre el primer tornillo sinfín de transporte 408 y el primer árbol de toma de fuerza 416, mientras que el segundo disco de ajuste 420' se inserta entre el segundo tornillo sinfín de transporte 408' y el segundo árbol de toma de fuerza 416'.

En la quinta modalidad representada en las Figura 13 y 14 los pasos, i.e. el número de dientes, de las coronas dentadas de salida 418, 418' del primer y segundo árbol de toma de fuerza es el mismo. Lo análogo vale también para las coronas dentadas motor 419, 419' del primer y del segundo tornillo sinfín de transporte 408, 408'.

La sexta modalidad representada en la Figura 15 de una bomba de masa fundida inventiva se distingue de la quinta modalidad representada en las Figuras 13 y 14 únicamente porque la corona dentada de salida 518 del primer árbol de toma de fuerza 516 tiene un número de dientes diferente de la corona dentada de salida 518' del segundo árbol de toma de fuerza 516'. Por ejemplo, la corona dentada de salida 518 diseñada como dentado recto del primer árbol de toma de fuerza 516 tiene un total de 16 dientes, y la corona dentada de salida 518' del segundo árbol de toma de fuerza 516' tiene un total de 17 dientes, mientras que la corona dentada motor 519 del primer tornillo sinfín de transporte 508 tiene igual que la corona dentada motor 519' del segundo tornillo sinfín de transporte 508' en cada caso 18 dientes. De esta manera se prevé en los dos acoplamientos 514, 514' tres diferentes coronas dentadas, de modo que el número de posibles combinaciones de dentado incrementa pronunciadamente, con la consecuencia de que el intersticio de tornillo 511 se puede ajustar con aún más precisión.

En otra modalidad que no se representa aquí, todas las cuatro coronas dentadas previstas en ambos acoplamientos se equipan con un número diferente de dientes, de manera que se cuenta con aún más combinaciones de dentado.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Bomba de masa fundida para la generación de presión con la finalidad de forzar una masa fundida de plástico a través de una herramienta comprendiendo un compresor con dos tornillos sinfín de transporte dispuestos en una carcasa, una transmisión mediante la cual se pueden accionar los dos tornillos sinfín de transporte en forma sincronizada, y un accionamiento, la transmisión estando dispuesta entre el accionamiento y el compresor, previéndose en la transmisión para cada tornillo sinfín de transporte un árbol de toma de fuerza propio y el tornillo sinfín de transporte estando conectado con el árbol de toma de fuerza correspondiente a través de un acoplamiento, caracterizada porque el acoplamiento comprende una corona dentada de salida prevista en el árbol de toma de fuerza, una corona dentada motor prevista en el tornillo sinfín de transporte y un manguito de acoplamiento que engrana la corona dentada de salida y la corona dentada motor, y porque la corona dentada motor y la corona dentada de salida tienen un número diferente de dientes.

2. Bomba de masa fundida de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la corona dentada motor del primer tornillo sinfín de transporte tiene un número diferente de dientes de la corona dentada motor del segundo tornillo sinfín de transporte.

3. Bomba de masa fundida de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la corona dentada de salida del primer árbol de toma de fuerza tiene un número diferente de dientes de la corona dentada de salida del segundo árbol de toma de fuerza.

. Bomba de masa fundida de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el acoplamiento comprende un disco de ajuste intercambiable que se prevé entre el árbol de toma de fuerza y el tornillo sinfín de transporte.

5. Bomba de masa fundida de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque el disco de ajuste del primer acoplamiento tiene un grosor diferente del disco de ajuste del segundo acoplamiento.

6. Bomba de masa fundida de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el primer árbol de toma de fuerza está conectado por medio de un dentado helicoidal para transmisión de fuerza con el segundo árbol de toma de fuerza para accionar los tornillos sinfín de transporte de manera sincronizada.

7 . Bomba de masa fundida de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque dos tornillos sinfín de transporte están dispuestos uno encima del otro, i.e. en forma vertical.

8. Bomba de masa fundida de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el tornillo sinfín de transporte está configurado de tal manera que la proporción de diámetro exterior a diámetro menor sea entre 1.6 y 6, preferentemente entre 2.0 y 5.0.

9. Bomba de masa fundida de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque en el tornillo sinfín de transporte se configuran unos filetes de tornillo previstos de tal manera que se realice un transporte forzoso del medio.

10. Bomba de masa fundida de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque los filetes de tornillo tienen un perfil de rosca rectangular o trapezoide, el filete de tornillo teniendo un ángulo de perfil entre 0o y 20°.

11. Bomba de masa fundida de conformidad con una de las reivindicaciones 9 a 10, caracterizada porque los filetes de tornillo y los tornillos sinfín de transporte están realizados de manera correspondiente entre sí y engranando entre sí de tal manera que se forma entre la carcasa y los tornillos sinfín de transporte con sus filetes de tornillo al menos una cámara de tornillo que está cerrada excepto por un intersticio de carcasa y/o un intersticio de tornillo.

12. Bomba de masa fundida de conformidad con una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizada porque la carcasa se configura correspondientemente al contorno exterior de los tornillos sinfín de transporte de manera tal que un intersticio de carcasa formado entre el tornillo sinfín de transporte y la carcasa resulte tan pequeño que el intersticio de carcasa forma una obturación por intersticio, y porque los filetes de tornillo y los tornillos sinfín de transporte se disponen correspondientemente entre sí y engranando entre sí de tal manera que un intersticio de tornillo remanente entre el filete de tornillo y el tornillo sinfín de transporte resulte tan pequeño que el intersticio de tornillo forma una obturación de intersticio.

13. Bomba de masa fundida de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada porque el intersticio de carcasa y/o el intersticio de tornillo se selecciona dependiendo del medio de manera tal que el compresor se considera axialmente estanco.

14. Bomba de masa fundida de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el accionamiento y la transmisión están diseñados para una velocidad de rotación de los tornillos de transporte sinfín entre 30 RPM y 300 RPM, preferentemente entre 50 RPM y 150 RPM.

15. Bomba de masa fundida de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el tornillo de transporte sinfín tiene una proporción de longitud / diámetro exterior de 2 a 5, preferentemente de 3.5. RESUMEN DE LA INVENCION La presente invención se relaciona con una bomba de masa fundida para la generación de presión con la finalidad de forzar una masa fundida de plástico a través de una herramienta comprendiendo un compresor (406) teniendo dos tornillos sinfín de transporte (408, 408') dispuestos en una carcasa, una transmisión (405) por medio del cual se pueden accionar de manera sincronizada los tornillos sinfín de transporte (408, 408'), y un accionamiento (404), la transmisión (405) estando dispuesta entre el accionamiento (404) y el compresor (406), previéndose en la transmisión (405) para cada tornillo sinfín de transporte (408, 408') un árbol de toma de fuerza (416, 416') propio y el tornillo sinfín de transporte (408, 408') estando conectado con el árbol de toma de fuerza (416, 416') correspondiente a través de un acoplamiento (414, 414'). La creación de una bomba de masa fundida en la cual el intersticio de tornillo entre los dos tornillos sinfín de transporte se puede ajustar discrecionalmente de manera sencilla se logra porque el acoplamiento (414, 414') comprende una corona dentada de salida (418, 418') prevista en el árbol de toma de fuerza (416, 416'), una corona dentada motor (419, 419') prevista en el tornillo sinfín de transporte (408, 408') y un manguito de acoplamiento (421, 421') que engrana la corona dentada de salida (418, 418') y la corona dentada motor (419, 419')/ y porque la corona dentada motor (419, 419') y la corona dentada de salida (418, 418') tienen un número diferente de dientes.