PT1838508E - Componente de formação de fios contínuos e método de arranque do mesmo - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO

"COMPONENTE DE FORMAÇÃO DE FIOS CONTÍNUOS E MÉTODO DE ARRANQUE DO MESMO" O presente invento diz respeito a um componente de formação de fios contínuos, para ligação de uma extrusora a uma instalação de granulação, e, de preferência, para materiais sintéticos termoplásticos, com, pelo menos, um canal de alimentação para a massa fundida, que pode ser ligado, de forma a se registar um fluxo, à extrusora e que conduz a uma bomba rotativa de engrenagens, com a qual, aquando do arranque da extrusora, o fluxo de massa fundida para um canal, que conduz a uma fieira de extrusão, pode ser bloqueado.

Para além disso, o presente invento diz igualmente respeito a um método de arranque de uma instalação de granulação equipada com um componente de formação de fios contínuos do tipo daquele que é descrito acima.

As instalações de granulação apresentam a vantagem de poder granular materiais caracterizados por um grau de viscosidade muito baixo e, de modo especial, materiais sintéticos termoplásticos, e, de preferência, para fins de reciclagem. Numa instalação de granulação submersa em água, a massa fundida fornecida pela extrusora é directamente alimentada à caixa do granulador, que é atravessado por água. Também as ferramentas de corte, que passam pela placa perfurada, aflorando-a e, ao fazê-lo, partem os fios contínuos que saem dos furos da placa perfurada que constituem as fieiras, transformando-os em grânulos, funcionam debaixo de água. Numa instalação de granulação 2 comum, pelo contrário, os fios contínuos que saem das fieiras de extrusão são deixados num banho de água, no qual a massa fundida endurece, após o que os fios contínuos voltam a ser erguidos para fora do banho de água e são conduzidos às lâminas de granulação.

Para se poder arrancar uma instalação deste tipo, é necessário que a massa fundida seja alimentada, de forma abrupta, às fieiras, a fim de evitar que fieiras individuais fiquem congeladas, na medida em que, de modo especial em instalações de granulação submersas em água, nas quais a placa perfurada está em contacto com a água, a massa fundida arrefece muito depressa. Para garantir a alimentação de forma abrupta a que aludimos, e num componente de formação de fios contínuos constituído da forma descrita no início da presente e já conhecido, o componente que procede ao bloqueio é constituído por uma válvula, que é aberta, assim que a extrusora regista o débito máximo. Até isso acontecer, a massa fundida transportada pela extrusora é evacuada através de uma saída lateral, na maior parte das vezes para o chão. Além da desvantagem inerente à referida perda de material, esta solução também apresenta a desvantagem de nas fieiras, ou seja, nos furos da placa perfurada, se registarem fluxos irregulares, o que faz com que o granulado se paute por características que não são uniformes.

Na patente US 5,723,082 é divulgada uma instalação de granulação que está equipada com uma válvula de regulação, destinada a bloquear a alimentação do fluxo de massa fundida às fieiras. Mas esta válvula de regulação também pode ser eliminada, caso em que da bomba rotativa de engrenagens tem de assumir a função dessa válvula de 3 regulação. 0 documento US 5,723,082 divulga as características do preâmbulo da reivindicação 1. Também numa construção como a que é descrita na patente EP 0 894 594 A2 o fluxo de massa fundida às fieiras pode ser interrompido através da paragem da bomba rotativa de engrenagens, o mesmo sucedendo numa construção como a que é descrita na patente DE 101 17 913 Al. No entanto, todas estas construções já conhecidas apresentam a desvantagem de se registar um fluxo irregular nas fieiras, ou seja, nos furos da placa perfurada, uma irregularidade que não é possível eliminar de forma satisfatória. O presente invento tem por objectivo eliminar estas desvantagens e melhorar uma construção como aquela que é descrita no inicio da presente, de modo a que sejam assegurados fluxos pelo menos tão regulares quanto possivel em todas as fieiras. Trata-se de um objectivo que o presente invento satisfaz mediante o facto de várias bombas rotativas de engrenagens com as mesmas características de alimentação serem accionadas por um veio comum, sendo que de cada bomba rotativa de engrenagens parte um canal que conduz a uma fieira de extrusão. Assim sendo, cada bomba rotativa de engrenagens está ligada à fieira de extrusão que lhe está atribuída por meio de um único canal de acordo com a parte caracterizante da reivindicação 1. Assegura-se desta forma que cada bomba rotativa de engrenagens doseia o fluxo de massa fundida por ela alimentado à fieira que lhe está atribuída, em termos de volume. Uma vez que todas as bombas rotativas de engrenagens se pautam pelas mesmas características de alimentação e são accionadas pelo mesmo veio comum, isto quer dizer que cada fieira de extrusão, alimentada pela respectiva bomba rotativa de engrenagens, é uniformemente alimentada de volumes de massa fundida por 4 unidade de tempo. Registam-se assim relações uniformes para todos os furos, ou seja, para todas as fieiras de extrusão, de modo a que é assegurada uma qualidade uniforme do granulado produzido. Desta forma, as dimensões do granulado estão compreendidas dentro de tolerâncias muito rígidas.

Além disso, é também garantida a vantagem de cada bomba rotativa de engrenagens misturar adicionalmente a massa fundida que lhe é alimentada pela extrusora, de modo a que se obtém, desta forma, uma regularização adicional da qualidade da massa fundida.

Finalmente é garantida a vantagem de, estando a bomba rotação de engrenagens parada, poder ser conseguida uma pressão inicial, através da extrusora, na entrada da bomba rotativa de engrenagens. Se a bomba rotação de engrenagens só for accionada, de modo a se começar a mover, de modo a descrever um movimento de rotação, depois desta pressão inicial ser alcançada, regista-se imediatamente no respectivo canal, que conduz à fieira, o fluxo total de massa, o que impede que este canal fique congelado.

Para garantir a vantagem de não se registarem condições diferentes nas saídas das fieiras, torna-se vantajoso, e no âmbito de um aperfeiçoamento do presente invento, cada bomba rotativa de engrenagens estar instalada ao pé da fieira de extrusão que lhe está atribuída, de modo a que o comprimento dos canais que se prolongam desde as saídas das bombas rotativas de engrenagens até às fieiras seja o mais curto possível. Já nas construções conhecidas, pelo contrário, registam-se, normalmente, grandes comprimentos de canais entre a válvula de vedação, ou seja, entre a bomba rotação de engrenagens e as fieiras de 5 extrusão (ou, por outras palavras, os furos da placa perfurada), o que acarreta as consequências que já foram anteriormente referidas. Este comprimento curto dos canais, de acordo com o presente invento, torna-se muito fácil de conseguir do ponto de vista construtivo, bastando as fieiras de extrusão estarem instaladas num suporte de fieiras que forma uma caixa para a bomba rotativa de engrenagens. Neste caso não se torna necessário construir as fieiras de extrusão a partir de componentes diferentes, pois, como é óbvio, o suporte das fieiras também pode ser uma cabeça de placa perfurada, sendo que as fieiras de extrusão são concebidas por furos existentes numa placa perfurada fixada à dita cabeça.

Por outro lado, a utilização de bombas rotativas de engrenagens tem a vantagem de, caso seja necessário, se tornar possível regular o fluxo de volume mediante a alteração do accionamento das bombas rotação de engrenagens, eventualmente de forma diferente para várias bombas individuais de diversas bombas rotativas de engrenagens, de modo a que se registe sempre, em todos os pontos, uma saida uniforme de massa fundida dos furos. 0 método, concebido de acordo com o presente invento, de arranque de uma instalação de granulação equipada com um componente de formação de fios contínuos concebido da forma preconizada neste invento, instalação de granulação essa que é alimentada de massa fundida por uma extrusora, caracteriza-se pelo facto de, numa primeira fase, ser a extrusora a ser accionada, até na entrada de cada bomba rotativa de engrenagens se registar uma pressão suficiente, e ainda pelo facto de, só depois de esta pressão ser alcançada, cada bomba rotativa de engrenagens ser 6 accionada, do modo a sair do modo de paragem em que se encontrava até então, sendo que, no caso de uma instalação de granulação submersa em água, é o mais tardar nesta altura que as lâminas de granulação são colocadas em funcionamento, deslocando-se em movimentos circulares. Este método garante que, tal como referido, seja evitada uma congelação da massa fundida nos canais que conduzem às fieiras de extrusão ou aos furos da placa perfurada, e garante também a qualidade uniforme do granulado obtido a partir dos vários fios contínuos individuais.

Nos desenhos estão representados, de forma esquemática, exemplos de execução de um componente de formação de fios contínuos concebido de acordo com o presente invento. As figuras 1 e 2 mostram a utilização do presente invento numa instalação de granulação, sendo que a figura 1 mostra um corte segundo a linha I - I da figura 2, e a figura 2 mostra um corte segundo a linha II - II da figura 1. As figuras 3 a 5 mostram a utilização do presente invento numa instalação de granulação submersa em água, sendo que a figura 3 mostra um corte longitudinal ao longo da instalação, enquanto a figura 4 mostra um corte segundo a linha IV - IV da figura 3, e a figura 5 mostra um corte segundo a linha V - V da figura 3. A instalação de granulação apresentada nas figuras 1 e 2 é alimentada de massa a ser granulada por uma extrusora, sendo que, em particular, esta massa é constituída por um material sintético termoplástico, que tem de ser granulado para efeitos de reciclagem. A extrusora dispõe de uma caixa do parafuso sem-fim, na qual está instalado um parafuso sem-fim de modo a se poder rodar em torno do seu eixo. A extrusora desloca o material plastificado na direcção da 7 seta 4, para uma abertura de saída da caixa do parafuso sem-fim, a cuja saída está unida, de forma estanque, a abertura de entrada 6 de um suporte de fieiras 30. A partir desta abertura de entrada 6, vários canais de alimentação 8 conduzem a massa fundida para canais 11, os quais, por sua vez, conduzem às fieiras de extrusão 9 fixadas ao suporte de fieiras 30.

Para melhorar as condições de arranque e para garantir características de qualidade uniformes dos grânulos obtidos, cada canal de alimentação 8 conduz a uma bomba rotação de engrenagens 21, instalada no suporte de fieiras 30, bomba essa que, para cada velocidade de rotação específica, se pauta por uma característica de alimentação constante para o material que lhe é alimentado. O exemplo de execução apresentado está equipado com quatro bombas rotativas de engrenagens 21 e, por conseguinte, com quatro canais de alimentação 8 e com quatro canais 11. As duas rodas dentadas de engrenagem 22 de cada uma das bombas rotativas de engrenagens 21 são accionadas de modo a descreverem um movimento de rotação na direcção das setas 23. Para tal, uma roda dentada de engrenagem 22 de cada uma das bombas rotativas de engrenagens 21 está sempre instalada, por meio de acoplamento rotativo, num veio 24 (figura 2), que é accionado por um motor 25. A outra roda dentada 25 da bomba rotativa de engrenagens 21 em causa é arrastada pelos dentes da roda dentada accionada, sendo assim forçada a descrever um movimento de rotação. As bombas rotativas de engrenagens 21 são accionadas por um veio 24 comum.

Tal como as figuras 1 e 2 mostram, está ligado um único canal 11 à saída 26 de cada bomba rotação de 8 engrenagens 21. Este canal 11 estende-se desde a saída da bomba rotativa de engrenagens 21 correspondente até a uma fieira de extrusão 9, que está introduzida no suporte de fieiras 30, o qual, por sua vez, constitui uma caixa para a bomba rotativa de engrenagens 21. A abertura de saída de cada fieira de extrusão 9 está virada para baixo, de modo a que o fio contínuo de massa fundida 31 que dela sai, caia para dentro de um banho de arrefecimento dos fios contínuos 32, que está cheio de água 33. Os fios contínuos 31 endurecidos voltam a ser erguidos para fora deste banho de arrefecimento de fios contínuos 32, sendo alimentados a um granulador 34, que só está representado de forma esquemática na figura, e do qual os grânulos cortados caem para baixo, na direcção da seta 35.

Tal como as figuras 1 e 2 mostram, as bombas rotativas de engrenagens 21 estão instaladas de forma a estarem relativamente próximas das fieiras 9. Esta instalação apresenta a vantagem de os canais 11, que se prolongam das saídas das bombas rotativas de engrenagens 21 até às fieiras 9, serem curtas, o que contribui substancialmente para evitar a congelação da massa fundida nestes canais 11.

Tal como se pode ver na figura 2, as rodas dentadas de engrenagem 22 de cada bomba rotativa de engrenagens 21 estão apoiadas em furos 28 da cabeça de placa perfurada 7, sendo mantidas por conectores 29, em posição axial, no furo 28. Os veios 24 penetram nestes conectores, ou seja, prendem-se no seu interior. Depois de os veios serem libertados dos motores 25, podem extrair-se rodas dentadas de engrenagem 22, juntamente com os conectores 29, dos 9 furos 28, ou então, voltar a introduzir-se as rodas dentadas, na direcção contrária, nos furos 28.

Como se pode ver nas figuras 3 a 5, e como é óbvio, o presente invento também pode ser utilizado em instalações de granulação submersas em água. Tal como a figura 3 mostra, uma instalação deste tipo é alimentada de massa a ser granulada por uma extrusora 1. A extrusora 1 dispõe de uma caixa do parafuso sem-fim 2, na qual está instalado um parafuso sem-fim 3, de modo a se poder rodar em torno do seu eixo. A extrusora desloca o material plastificado na direcção da seta 4, para uma abertura de saída 5 da caixa do parafuso sem-fim 2, a cuja saída está unida, de forma estanque, a abertura de entrada 6 de uma cabeça de placa perfurada 7, que forma um suporte de fieiras 30. A partir desta abertura de entrada 6, vários canais de alimentação 8 conduzem a massa fundida para canais 11, os quais, por sua vez, conduzem aos furos de uma placa perfurada 10, fixada à cabeça de placa perfurada 7, que formam as fieiras de extrusão 9. Por cima destes furos, encontram-se lâminas de granulação 12, que estão fixadas a um suporte de lâminas 13 com o feitio de uma estrela, e que é accionado, de modo a descrever um movimento de rotação, por um veio 14 de um motor 15, de modo a que as lâminas de granulação 12 dividem os fios contínuos que saem dos furos em grânulos. As lâminas de granulação 12, o suporte das lâminas 13 e o veio 14 estão instalados no interior de uma caixa de granulação 16, na qual é constantemente admitida água, na direcção da seta 18, através de uma abertura de admissão 17, de modo a que as lâminas de granulação 12 e a placa perfurada 10 sejam constantemente enxaguadas com água. A água volta a sair da caixa de granulação 16 através de uma abertura de saída 19, na direcção da seta 20, e, ao fazê-lo, arrasta 10 consigo os grânulos que foram cortados pelas lâminas de granulação 12.

Cada canal de massa fundida 8 conduz a diversas bombas rotativas de engrenagens 21, instaladas na cabeça de placa perfurada 7, sendo que cada uma das referidas bombas se pauta por uma caracteristica de alimentação constante, para cada velocidade de rotação definida, para o material que lhe é alimentado. O exemplo de execução apresentado está equipado com quatro bombas rotativas de engrenagens 21, que são accionadas da mesma forma e que estão montadas em veios de accionamento 24, tal como já foi descrito no contexto do exemplo de execução apresentado nas figuras 1 e 2.

Da saida 26 de cada bomba rotativa de engrenagens 21 parte um único canal 11, que se prolonga até uma fieira de extrusão 9, constituída por um furo da placa perfurada 10 (vide a figura 5). Como se pode ver, estas fieiras de extrusão 9 estão distribuídas pela superfície da placa perfurada 10, sendo que a cada um destes furos 9 está atribuída uma bomba rotativa de engrenagens 21. No exemplo de execução aqui apresentado, a placa perfurada 10 dispõe de quatro furos de fieiras de extrusão 9, sendo que modelos de execução práticos podem apresentar de um a doze furos 9, e, por conseguinte, uma quantidade correspondente de bombas rotativas de engrenagens 21. Assim sendo, através de uma variação da quantidade de bombas rotativas de engrenagens 21 e das fieiras de extrusão 9, consegue assegurar-se a presença do fluxo necessário de material. Como a figura 3 mostra, neste exemplo de execução as bombas rotativas de engrenagens 21 também estão instaladas relativamente próximas dos furos 9 da placa perfurada 10, pelo que os canais 11, que se estendem desde as saídas 26 das bombas 11 rotativas de engrenagens 21 até aos furos 9 da placa perfurada 10, são curtos, o que implica a vantagem, já anteriormente referida, de se evitar a congelação da massa fundida nos canais 11.

Quando se procede ao arranque de uma instalação deste tipo, quer se trate de uma instalação de granulação submersa em água, quer se trate de uma instalação de granulação de fios contínuos, as bombas rotativas de engrenagens 21 começam por ser paradas, o que faz com que o fluxo de material entre a extrusora 1 e as fieiras 9 fique totalmente bloqueado. A seguir, a extrusora 1 é colocada em funcionamento, alimentando o material sintético a ser processado à abertura de entrada 6 do suporte de fieiras 30, que constitui simultaneamente uma caixa para as bombas rotativas de engrenagens 21. Desta forma, na entrada 27 de cada uma das bombas rotativas de engrenagens 21, forma-se uma pressão no material sintético que está a ser alimentado. Assim que esta pressão atinge um valor predefinido, o que é controlado por meio de sensores de pressão 5 que não estão representados em maior detalhe, todas as bombas rotativas de engrenagens 21 são colocadas em funcionamento de forma abrupta, alimentando, desta maneira, o material sintético que lhes é alimentado, com uma característica de alimentação constante, aos canais 11 que se prolongam até às fieiras 9.

Com uma instalação de granulação concebida de acordo com o presente invento conseguem obter-se fluxos de 20 a 60 kg por segundo e por furo da placa perfurada, o que, em relação às construções conhecidas, representa um aumento do fluxo máximo.

Lisboa, 10 de Novembro de 2010

Claims (8)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Componente de formação de fio contínuo, para ligação de uma extrusora (1) a uma instalação de granulação, de preferência para material sintético termoplástico, com, pelo menos, um canal de alimentação (8) para a massa fundida, que pode manter-se em ligação eléctrica à extrusora (1), canal esse que conduz a uma bomba rotativa de engrenagem (21), através da qual o fluxo de massa fundida pode ser obstruído para um canal (11), que conduz a uma fieira de extrusão (9), aquando do arranque da extrusora (1), caracterizado por estarem instaladas várias bombas rotativas de engrenagem (21) com características de alimentação iguais, cuja roda dentada de engrenagem (22) é colocada de modo rotativo sobre um veio de accionamento comum (24), e a partir das quais são accionados veios de accionamento (24) comuns, em que a partir de cada bomba rotativa de engrenagem (21) parte um canal individual (11) para uma fieira de extrusão (9) .

2. Componente de formação de fio contínuo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por cada bomba rotativa de engrenagem (21) estar instalada ao pé da respectiva fieira de extrusão (9), de modo a que o comprimento dos canais (11) se mantenha o mais curto possível.

3. Componente de formação de fio contínuo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por as fieiras de extrusão (9) estarem instaladas num suporte de fieiras (30), que forma uma caixa para as bombas rotativas de engrenagens (21). 2

4. Componente de formação de fio contínuo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o suporte de fieiras (30) ser constituído por uma cabeça de placa perfurada e por as fieiras de extrusão (9) serem constituídas por furos existentes numa placa perfurada que está fixada à referida cabeça.

5. Componente de formação de fio contínuo de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado por as rodas dentadas de engrenagem (22) de cada uma das bombas rotativas de engrenagens (21) estarem instaladas em furos (28) do suporte de fieiras (30) e cada uma ser mantida na sua posição axial no furo (28) respectivo por meio de, pelo menos, um conector (29), em que pelo menos um conector (29), é atravessado por um veio de accionamento (24) para as rodas dentadas de engrenagem (22) .

6 . Componente de formação de fio contínuo de acordo com a reivindicação 1 a 5, caracterizado por vários canais de alimentação (8) introduzirem a massa fundida nas bombas rotativas de engrenagem (21), a partir de uma abertura de entrada (6).

7. Método para o arranque de uma instalação de granulação a qual é alimentada por uma extrusora (1) com massa fundida, através de pelo menos um canal de alimentação (8) , em que o referido canal de alimentação (8) conduz até uma bomba rotativa de engrenagem (21), através da qual o fluxo de massa fundida pode ser obstruído para um canal (11), que conduz a uma fieira de extrusão (9) , aquando do arranque da extrusora (1), 3 caracterizado por a extrusora (1) ser primeiramente accionada até ter sido produzida pressão suficiente à entrada (27) de cada uma das várias bombas rotativas de engrenagens (21), com caracteristicas de alimentação iguais, e por as rodas dentadas de engrenagem (22) das bombas rotativas de engrenagem (21) serem accionadas por um veio de accionamento (24) comum, a partir do estado de repouso em que se encontravam até então, apenas depois de tal pressão ter sido atingida.

8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por, no caso de uma instalação de granulação submersa em água, as lâminas de granulação (12) serem accionadas para rotação, o mais tardar, aquando do accionamento das rodas dentadas de engrenagem (22) das bombas de engrenagem (21), a partir do estado de repouso em que se encontravam até então. Lisboa, 10 de Novembro de 2010