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DISPOSITIVO PARA GRANULAR MATERIALES TERMOPLASTICOS
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La invención se relaciona con un dispositivo para granular materiales termoplásticos con una placa de troquel y una cabeza cortadora giratoria, la cabeza cortadora giratoria transporta cuchillas cortadoras y está colocada en la parte frontal de la placa de troquel en una cámara de agua, la cabeza cortadora giratoria está centrada por medio de un cojinete oscilante y se conecta de una manera rotacionalmente fija a una flecha impulsora desplazable axialmente a través de un elemento transmisor de momento de torsión. Tal dispositivo se presenta y describe en la especificación de patente Británica 1090193. En este dispositivo, el cojinete oscilante es instalado centralmente entre la cabeza cortadora giratoria y la placa de troquel, de manera más específica en forma de una tapa esférica sobre la placa de troquel en la cual se acopla una porción esférica correspondiente de la cabeza cortadora giratoria, la cual se sujeta al elemento transmisor de momento de torsión a una distancia desde la flecha impulsora . El elemento transmisor de momento de torsión está constituido de nervaduras las cuales se extienden - 2 - axialmente con respecto a la flecha impulsora y las cuales se proyectan alejándose de la cabeza cortadora giratoria hacia la flecha impulsora y se unen a la cabeza cortadora giratoria. Estas nervaduras se acoplan a surcos correspondientes a la periferia de la flecha impulsora, esto permite el desplazamiento axial de la flecha impulsora y al mismo tiempo, la transmisión del momento de torsión. Colocado entre el extremo de la flecha impulsora y el elemento transmisor de momento de torsión se encuentra un resorte helicoidal el cual está soportado contra la flecha . impulsora en un extremo y contra el elemento transmisor de momento de torsión en el otro extremo, por lo que se ejerce una presión débil sobre el elemento transmisor de momento de torsión y por lo tanto sobre la cabeza cortadora giratoria, con el resultado de que las cuchillas cortadoras de la cabeza cortadora giratoria se mantienen en contacto con la placa de troquel. Un desplazamiento angular de la cabeza cortadora giratoria en relación a la placa de troquel compensado por la tapa integrada en la placa de troquel por la porción esférica del elemento transmisor de momento de torsión, la porción esférica se inserta dentro de la tapa. Durante la operación, las nervaduras que se proyectan alejándose del elemento transmisor de momento de torsión -dichas nervaduras acoplan los surcos mencionados antes en la periferia de la flecha impulsora- se mueven - 3 - bajo acoplamiento de rozamiento en una cámara de agua colocada frente a la placa de troquel . La lubricación de estas nervaduras para evitar la fricción en relación a los surcos que los guían por lo tanto es difícil de obtener. Además, las nervaduras guiadas por los surcos permiten un desplazamiento angular sólo muy limitado de la cabeza cortadora giratoria con respecto a la placa de troquel . En la especificación WO 02/40236A1 se describe un diseño similar de un dispositivo para granular materiales termoplásticos . En este dispositivo, igual que en la materia objeto de la publicación discutida antes, se utiliza una tapa esférica en relación con la cabeza cortadora giratoria, la tapa esférica se acopla por la porción correspondiente de una esfera completa unida al extremo de la flecha impulsora. El elemento transmisor de momento de torsión está constituido, en este caso, de dientes orientados axialmente conectados a la flecha impulsora y de surcos en la cabeza cortadora giratoria los cuales reciben a los dientes, en donde los dientes se diseñan después de manera de engranaje de involución para permitir un movimiento oscilante. En este caso, también, el elemento transmisor de momento de torsión, constituido de dientes y surcos, se acomoda en la región de la cámara de agua. El elemento transmisor de momento de torsión ventajosamente también se lubrica. No obstante, esta _¦ 4 - lubricación necesita ser renovada muy frecuentemente debido al agua circundante. Un diseño adicional de un dispositivo para granular materiales termoplásticos está contenido en la especificación de patente de E.U.A. 5624688, en la cual el elemento transmisor de momento de torsión está constituido de dos esferas, las esferas, por una parte se mantienen en tapas que se proporcionan en el extremo de la flecha impulsora y por otra parte están soportadas impidiendo la penetración en la cabeza cortadora giratoria. Si es necesario, estas esferas deben transmitir un momento de torsión sustancial y por lo tanto someterse a un desgaste rápido. Un movimiento de inclinación ligero de la cabeza cortadora giratoria se vuelve posible en este dispositivo en donde se atornilla un anillo con una superficie exterior esférica sobre el extremo de la flecha impulsora y se inserta dentro de una penetración correspondiente con una superficie interior esférica de manera correspondiente en la cabeza cortadora giratoria. Se hace referencia adicional a la solicitud de patente Europea EP 0992328A2, en la cual se lleva a cabo una conexión entre la flecha impulsora y la cabeza cortadora giratoria por medio de un fuelle, el cual, por una parte, debe transmitir el momento de torsión y el cual, por la otra, también está diseñado para facilitar un - 5 - movimiento de inclinación ligero de la cabeza cortadora giratoria. Debido al uso de los fuelles, los cuales, dentro del intervalo de su movilidad, mantienen una distancia sustancial desde la cabeza cortadora giratoria de una manera similar al cojinete oscilante, el cojinete oscilante, el cual permite movimientos oscilantes de la cabeza cortadora giratoria, se proporciona relativamente alejado de la cabeza cortadora giratoria, lo cual resulta en que, junto con el movimiento oscilante, la cabeza cortadora giratoria automáticamente también ejecuta una excursión radial de su movimiento giratorio normal. Además la publicación discutida en lo anterior, lo cual utiliza un cojinete oscilante que se mantiene intencionalmente a cierta distancia de la cabeza cortadora giratoria, los otros dispositivos conocidos tienen el problema de que el agua que penetra desde la cámara de agua al elemento que transmite momento de torsión provoca que dicho elemento sea susceptible de presentar problemas, esto requiere inspección relativamente frecuente y, cuando así se requiera, ajuste de dicho elemento. El objetivo de la invención es diseñar el dispositivo mencionado inicialmente para que sea robusto y para que esté libre de mantenimiento. Esto se lleva a cabo en una modalidad en donde el elemento de transmisión de momento de torsión está en forma de un resorte ranurado - 6 - tubular que rodea a la flecha impulsora, el resorte ranurado conecta el extremo de la flecha impulsora orientada hacia la cabeza cortadora giratoria, a la cabeza cortadora giratoria en la región periférica del cojinete oscilante, el cojinete oscilante se coloca entre el extremo de la flecha impulsora y la cabeza cortadora giratoria en la dirección radial . En otra modalidad basada en el mismo principio, el elemento de transmisión de momento de torsión consiste de una pluralidad de resortes ranurados tubulares, los resortes ranurados se proporcionan rotacionalmente de manera simétrica en una distribución anular alrededor de la flecha impulsora y se conecta la flecha impulsora a través de un reborde en la flecha impulsora a la cabeza cortadora giratoria en la región periférica del cojinete oscilante, el cojinete oscilante se coloca entre el reborde y la cabeza cortadora giratoria . El resorte ranurado tubular es un componente conocidos, como se describe en la especificación de patente Alemana 0318669B1, por ejemplo. Está constituido de un segmento tubular, cuya pared se proporciona con ranuras las cuales, por ejemplo, tienen una longitud radial de un tercio del diámetro del segmento tubular y los cuales están yuxtapuestos con una desviación tal, que entre cada ranura y la siguiente, permanecen entre las ranuras nervaduras que - 7 - se extienden axialmente las cuales transmiten fuerzas que representan un momento de torsión. Debido a la división que se obtiene de esta manera del segmento tubular en nervaduras mutuamente desviadas, esto aún resulta, dada la carga correspondiente, en una oscilación de los planos radiales de los extremos uno en relación al otro, cuando un extremo del resorte ranurado se mantiene sujeto, lo que resulta en una posición inclinada correspondiente en el otro extremo del mismo con una fuerza de restauración elástica. Esta característica del resorte ranurado se aprovecha a través de la instalación adecuada en el dispositivo de acuerdo con la invención, con el resultado de que no se requiere lubricación alguna u otro mantenimiento para el elemento transmisor de momento de torsión, específicamente el resorte ranurado, y en consecuencia se mejora sustancialmente el funcionamiento del dispositivo incluso por períodos muy prolongados. Esta mejoría en las características del dispositivo de acuerdo con la invención se obtiene en los dos casos de solicitud discutidos antes, específicamente el caso en donde se utiliza un resorte ranurado tubular que rodea a la flecha impulsora, y el caso en donde una pluralidad de resortes ranurados tubulares se proporcionan rotacionalmente simétricos en una distribución anular alrededor de la flecha impulsora. En ambos casos, el funcionamiento del - 8 - resorte ranurado único o una pluralidad de resortes ranurados se lleva a cabo en una cámara de agua, el agua que rodea a los resortes ranurados no perjudica el funcionamiento ^ de los mismos. La distribución del cojinete oscilante entre el extremo de la flecha impulsora y la cabeza cortadora giratoria únicamente permite que esta última adquiera una posición inclinada en relación a la flecha impulsora sin que exista ningún desplazamiento axial de la cabeza cortadora giratoria. Esto es importante debido a que dicho desplazamiento también puede desplazar al anillo que pasa a través por las cortadoras, esto posiblemente resulte en un barrido irregular de los orificios individuales de la placa de troquel. Un diseño ventajoso del dispositivo con respecto al cojinete oscilante se obtiene cuando el cojinete oscilante está en forma de un anillo con una superficie exterior esférica y de una penetración con una superficie interior esférica correspondiente en la cabeza cortadora giratoria en donde el anillo se sujeta de manera removible a la flecha impulsora por medio de un tornillo que se atornilla dentro de la flecha impulsora desde un lado de la placa de troquel . Debido a este diseño del cojinete oscilante y la integración en una cabeza cortadora giratoria, y el mantenimiento necesario de la cabeza cortadora giratoria o - 9 - sus cortadoras, se puede facilitar en que el anillo que penetra en el anillo se desatornilla de la flecha impulsora y de esta manera se separa el anillo, después de lo cual también es posible separar la cabeza cortadora giratoria, la cual de otra manera se mantiene en su lugar por el anillo a través de la penetración con una superficie interior esférica correspondiente en la cabeza cortadora giratori . Se muestran en los dibujos modalidades ilustrativas de la invención, en las cuales: La figura 1 muestra el dispositivo en sección con un resorte ranurado colocado centralmente; La figura 2 muestra una vista en perspectiva del dispositivo de acuerdo con la figura 1, excluyendo las partes con la placa de troquel; La figura 3 muestra un resorte ranurado en una vista en perspectiva; La figura 4 muestra un dispositivo que excluye la placa de troquel con una pluralidad de resortes ranurados en una distribución rotacionalmente simétrica; La figura 5 muestra una vista de la cabeza cortadora giratoria con resortes ranurados colocados rotacionalmente simétricos. En la figura 1 se muestra el dispositivo para granular materiales termoplásticos el cual tiene una placa - 10 -
1 de troquel con un elemento 2 de calentamiento insertado en el mismo. Colocado delante de la placa de troquel de una manera conocida, se encuentra un cono 3 el cual es parte del componente de tubería (no mostrado) para suministrar material termoplástico líquido. El cono 3 se atornilla sobre la placa 1 de troquel por medio de un tornillo 4, cuya cabeza 5 pasa la placa 6 aislante a través de la placa 1 de troquel. La placa 6 aislante abandona abierta un espacio 7 estrecho con respecto a la placa 1 de troquel, espacio 7 el cual sirve, cuando se llena con aire, para aislar la placa 1 de troquel . Los tubos 8 de fundido pasan a través de la placa 1 de troquel y terminan en los orificios 9. Los orificios 9 se dejan en la placa 1 de troquel en una pluralidad de distribuciones anulares y sirven de la manera conocida para permitir que el plástico para granulación sea suministrado desde las aberturas de los mismos. En la región de los orificios 9, las cortadoras 10 barren sobre las mismas, las cortadoras se mantienen por la cabeza 11 cortadora giratoria con el resultado de que, conforme gira la cabeza 11 cortadora giratoria, las cortadoras 10 cortan el material plástico que se suministra desde los orificios para formar el granulado. Durante este procedimiento, las cortadoras 10 permanecen en contacto físico con la placa 9 de troquel y se deslizan sobre la - 11 - placa de troquel y los orificios, esto asegura el corte limpio del plástico que se suministra desde los orificios 9. La cabeza 11 cortadora giratoria se une a la flecha 12 impulsora por la cara de extremo de la flecha impulsora orientada hacia la cabeza cortadora giratoria. La flecha 12 impulsora se conecta a un motor impulsor (el cual no se muestra aquí) para cuyo propósito la flecha 12 impulsora se proporciona de una manera conocida con un orificio 13 roscado. La conexión entre la flecha 12 impulsora y la cabeza 11 cortadora giratoria se diseña como sigue: la cabeza 11 cortadora giratoria tiene un rebajo 14 central cuya superficie interior corresponde a la superficie de una esfera. La porción 15 esférica se acopla dentro del rebajo 14 de manera tal que la cabeza 11 cortadora giratoria se puede mover alrededor de la porción 15 esférica de la manera de un movimiento oscilante hacia todos lados. La porción 15 esférica tiene un receptáculo para la cabeza 16 de tornillo 17, el cual se atornilla dentro de la cara de extremo de la flecha impulsora y por lo tanto jala la porción 15 esférica hacia la cara de extremo de la flecha 12 impulsora y la asegura a la misma. La porción 15 esférica tiene, para su unión centrada a la flecha 12 impulsora, una proyección 18 anular que se acopla sobre una - 12 - proyección coincidente en la cara de extremo de la flecha 12 impulsora. Como un resultado de este aseguramiento de la porción 15 esférica y del receptáculo para la cabeza 11 cortadora giratoria por medio de la forma esférica de la superficie exterior de la porción 15 esférica y de la superficie 14 interior de la cabeza 11 cortadora giratoria, esta última se puede inclinar en relación a la flecha 12 impulsora de manera tal que la cabeza 11 cortadora giratoria se puede desplazar desde su posición en ángulo recto con respecto a la flecha 12 impulsora (como se muestra en la figura 1) en una posición que está inclinada en un ángulo pequeño en relación a la misma. Como un resultado del diseño esférico descrito en lo anterior, la porción 15 esférica y la superficie 14 interior de la cabeza 11 cortadora giratoria, la cabeza 11 cortadora giratoria no se puede desplazar en la dirección axial en relación a la porción 15 esférica. Con el fin de hacer todo lo posible para mantener juntas a la porción 15 esférica y la cabeza 11 cortadora giratoria, la cabeza 11 cortadora giratoria, de una manera conocida para tales conexiones, se proporciona en la región de su superficie 14 interior con un rebajo dentro del cual se puede insertar la porción 15 esférica perpendicular a la posición de trabajado y, cuando se inserta, se puede hacer girar 90°, esto establece la conexión entre la porción 15 esférica y - 13 - la cabeza 11 cortadora giratoria de manera que permite un movimiento de inclinación ligero. El resorte 19 ranurado tubular se proporciona para la transmisión de momento de torsión desde la fecha 12 impulsora a la cabeza 11 cortadora giratoria. El diseño y funcionamiento especiales del resorte 19 ranurado tubular se discutirán con detalle con relación a la figura 3. El resorte 19 ranurado se coloca sobre el extremo apropiado de la flecha 12 impulsora y se conecta rígidamente al mismo, por ejemplo mediante sujeción con clavijas. En la región de las secciones individuales del resorte 19 ranurado, el resorte tiene un espacio intermedio con respecto a la flecha 12 impulsora, cuya consecuencia es que el resorte 19 ranurado puede, en relación a la flecha 12 impulsora girar y también desplazarse lateralmente en un grado ligero hasta la extensión de la distancia entre el resorte 19 ranurado y la flecha 12 impulsora. El otro extremo del resorte 19 ranurado se conecta de una manera rotacionalmente fija a la cabeza 11 cortadora giratoria. Dicha conexión fija rotacionalmente se produce al sujetar con clavijas entre la cabeza 11 cortadora giratoria y el extremo del resorte 19 ranurado. En la figura 1 se muestra una de dichas clavijas. Cuando se hace girar la flecha 12 impulsora, la cabeza 11 cortadora giratoria también se coloca en rotación a través del resorte 19 ranurado, las cortadoras 10, que se - 14 - deslizan sobre la superficie de la placa 1 de troquel. Cuando se mueve la posición precisa de la flecha 12 impulsora en relación a la placa 1 de troquel, por ejemplo al tomar en consideración desplazamiento inducidos por temperatura o por ejemplo también debido al desgaste de las cortadoras 10 o la superficie relevante de la placa 1 de troquel, el resorte ranurado asegura que, en primer lugar, las cortadoras 10 permanezcan en contacto con la superficie de la placa 1 de troquel tomando en consideración la presión axial ejercida por el resorte 19 ranurado contra la cabeza 11 cortadora giratoria, una inclinación ligera de la flecha 12 impulsora en relación a la placa 1 de troquel se compensa en la cabeza 11 cortadora giratoria que es capaz de moverse en la porción 15 esférica de manera que se adapta a la dirección establecida por la superficie de la placa 1 de troquel sin la posibilidad de que la cabeza cortadora giratoria se deslice fuera de su posición central en relación la flecha 12 impulsora. Esto asegura que, manteniendo el momento de torsión, la cabeza 11 cortadora giratoria siempre se puede mantener en una posición centrada en relación a la flecha 12 impulsora y con sus cortadoras 10 en contacto con la superficie de la placa 1 de troquel . La región de la placa 1 de troquel con los orificios 9 y la cabeza 11 cortadora giratoria con sus - 15 - cortadoras 10 se aloja en el interior de la cámara 21 de agua en la cual el agua de enfriamiento fluye a través de la entrada 22 y una salida (no mostrada) de manera que el corte del material plástico que se suministra desde los orificios 9 se lleva a cabo bajo la influencia del agua de enfriamiento, lo que provoca que las longitudes de corte y el plástico que se suministra desde los orificios 9 solidifica rápidamente en granulado y sea eliminado por descarga del interior de la cámara 21 de agua. La cámara 21 de agua se conecta rígidamente a la placa 1 de troquel de una manera no mostrada en mayor detalle, se inserta un sello 23 entre la cámara 21 de agua y la placa 1 de troquel para aislar la placa 1 de troquel calentada del interior de la cámara 21 de agua rellenada con agua de enfriamiento. La figura 2 muestra una vista en perspectiva de la flecha 12 impulsora con el resorte ranurado y la cabeza 11 cortadora giratoria con los cortadores 10. Los cortadores 10 individuales se unen a la cabeza 11 cortadora giratoria por las conexiones 24 de tornillo. La figura 2 indica claramente que la conexión de la flecha 12 impulsora y la cabeza 11 cortadora giratoria a través del resorte 19 ranurado permiten que la cabeza 11 cortadora giratoria tenga sólo un movimiento ligeramente inclinado con respecto al eje de la flecha impulsora. Esto permite la compensación de las posibles impresiones descritas antes con respecto a - 16 - la posición de la flecha 12 impulsora y la orientación de la placa 1 de troquel . La figura 3 muestra el resorte 19 ranurado en aislamiento con el fin de ilustrar su funcionamiento. Consiste de un segmento 26 tubular dentro del cual se trabaja una cercana a la otra, las ranuras 27, 28 y 29. Dichas ranuras penetran en el segmento 26 tubular radialmente y se extienden más allá del eje del segmento 26 tubular de manera que, en combinación con las ranuras 30 y 31, las cuales también son trabajadas en el segmento 26 tubular, forman regiones superpuestas 32, 33 y 34 sobre las cuales se extiende la continuidad axial del resorte 19 ranurado, pero el cual permite que los dos extremos del resorte 19 ranurados tengan cierto doblez del eje imaginario del resorte ranurado, como se indica por la línea discontinua en la figura 3. En la figura 4 se muestra una modalidad adicional mencionada antes de un dispositivo para granular materiales termoplásticos en el cual, en contraste con la modalidad en la figura 1 y 2, se utilizan una pluralidad de resortes ranurados tubulares como elementos que' transmiten momento de torsión. De estos, en la figura 4 se muestran resortes 50 y 51 ranurados. Los resortes ranurados 50 y 51 se conectan a una cabeza 52 cortadora giratoria la cual transporta los cortadores 10 al reborde 53, el cual se - 17 - atornilla sobre la flecha 12 impulsora por medio de un tornillo 5 . El momento de torsión de esta manera se transmite desde la flecha 12 impulsora a la cabeza 52 cortadora giratoria a través del reborde 53 y los resortes ranurados 50 y 51. Rebajados dentro del reborde 53 con una conexión fija rotacionalmente se encuentra el manguito 55, el cual termina en su lado orientado alejándose del extremo de la flecha 12 impulsora en la posición 56 esférica sobre la cual se coloca la cabeza 52 cortadora giratoria. Para hacer coincidir la superficie esférica de la porción 56 esférica, la cabeza cortadora giratoria tiene un rebajo con una superficie 57 interior esférica la cual permite que la cabeza 52 cortadora giratoria tenga un movimiento de inclinación pequeño alrededor del punto central de la porción 56 esférica. Como un resultado de la conexión rígida de los extremos de los resortes 50 y 51 ranurados y de un resorte ranurado adicional (de acuerdo con la figura 5) al reborde 53 en un extremo y a la cabeza 52 cortadora en el otro extremo, la cabeza 52 cortadora giratoria también se mantiene en una conexión tal con el reborde 53 de modo que la cabeza 52 cortadora giratoria no puede caerse o desprenderse del ranurado 53 durante ninguna de las operaciones de limpieza. La figura 5 muestra la distribución de acuerdo - 18 - con la figura 4 con una sección a lo largo de la línea IV-IV, con la consecuencia, por lo tanto, de que únicamente dos de un total de tres resortes ranurados aparecen en la figura 4, específicamente los resortes ranurados 50 y 51, mientras que el tercer resorte 59 ranurado se muestra en la figura 5. La figura 5 vuelve evidente la distribución rotacionalmente simétrica de los resortes ranurados 50, 51 y 59, los cuales rodean al manguito 55 en una extensión de la flecha 12 impulsora y de esta manera ejercen simétricamente una presión que se origina desde el reborde 53 sobre la cabeza 52 cortadora giratoria la cual transporta a las cortadoras 10 de una' manera conocida. Como un resultado de esta distribución, la cabeza 52 cortadora giratoria se centra por la flecha 12 impulsora, pero es capaz, por ejemplo en caso de un cambio en la posición de una placa de troquel que no se muestra en la figura 4 (véase la figura 1) compensar dicho cambio mediante una inclinación ligera de la cabeza 52 cortadora giratoria en relación a la flecha 12 impulsora, los resortes ranurados presionan las cortadoras 10 suavemente contra la placa de troquel incluso en caso de una posición ligeramente inclinada de la cabeza 52 cortadora giratoria en relación a la flecha 12 impulsora y sin que se requiera mantenimiento alguno. Con respecto a la placa de troquel y la cámara de agua adyacente, se hace referencia a las figuras 1 y 2.