ES2294616T3 - Mezclador interno para amasar masas plasticas. - Google Patents

Abstract

Mezclador interno para el amasado de masas plásticas, especialmente de materiales sintéticos, de mezclas de caucho o de goma, con una carcasa (1) con una cámara de mezcla (2), con dos rotores accionados en sentidos opuestos, dispuestos con sus ejes paralelos en la cámara de mezcla (2) que presentan cuerpos de rotor (5, 6) que no engranan entre sí, presentando cada cuerpo de rotor (5, 6) cuatro aletas mezcladoras sucesivas sobre la periferia, dispuestas en sentidos opuestos, que discurren en forma de línea helicoidal, caracterizado porque las aletas mezcladoras (7 a 10) se extienden al menos sobre la mitad de la longitud axial (L) de la cámara de mezcla (2), limitando las aletas mezcladoras (7 a 10) en uno de sus extremos paso del lado frontal hacia la pared frontal correspondiente de la carcasa (1).

Description

Mezclador interno para amasar masas plásticas.

La invención se refiere a un mezclador interno para amasar masas plásticas, especialmente de material sintético, mezclas de caucho o de goma, con una carcasa con una cámara de mezcla, con dos rotores accionados en sentidos opuestos, dispuestos con ejes paralelos en la cámara de mezcla, que presentan cuerpos de rotor que no engranan entre sí, presentando cada cuerpo de rotor cuatro aletas mezcladoras que discurren en forma de línea helicoidal, que limitan por uno de sus lados un paso del lado frontal hacia la pared frontal correspondiente de la carcasa.

En un mezclador interno de este tipo, conocido por ejemplo por la publicación EP 0 264 224 B1, cada cuerpo de rotor presenta dos aletas largas y dos aletas cortas, entre las cuales se extienden las aletas mezcladoras largas al menos a lo largo de la mitad de la longitud axial de la cámara de mezcla y están terminadas respectivamente en sus extremos del lado de descarga por los lados frontales correspondientes del cuerpo de rotor, mientras que están limitados en sus extremos del lado de admisión por medio de pasos del lado frontal de anchura correspondiente respectivamente hacia la pared frontal correspondiente de la carcasa. El ángulo de la pendiente de las aletas mezcladoras, es decir el ángulo entre la aleta mezcladora y la tangente del cuerpo de rotor abarca, en este caso, aproximadamente entre 60º y 70º.

El aporte de energía al material a ser mezclado, preponderantemente por lo tanto mezclas de caucho, es bueno en este mezclador interno conocido como amasador de goma.

En el caso de la mezcla de caucho se distingue entre la mezcla por dispersión y la mezcla por distribución. Se entiende por el concepto de mezcla por dispersión el desmenuzado de los componentes de la mezcla tales como por ejemplo aglomerados de negro de humo. Se entiende por el concepto de mezcla por distribución la homogeneización macroscópica de los componentes de la mezcla dentro de la cámara de mezcla.

El principio básico del, por ejemplo, mezclador interno descrito en la publicación EP 0 264 224 B1 junto con los rotores está basado en que la mezcla de caucho, a ser mezclada, es removida intensamente dentro de un talón por delante de los flancos activos de las aletas mezcladoras largas y, en función del ángulo de la hélice, del ángulo de la aleta mezcladora con respecto al rotor, así como en función de la rotación del cuerpo de rotor se transporta axialmente hasta alcanzar el paso del lado frontal libre en dirección axial.

Tal como demuestran investigaciones propias solamente fluye, en función de la mezcla, una pequeña cantidad de la mezcla de caucho con relación al conjunto de la mezcla de caucho que se encuentra en la cámara de mezcla, a través del intersticio comprendido entre las puntas de las aletas mezcladoras sobre los cuerpos de rotor y la pared lateral de la cámara de mezcla. De aquí puede deducirse que el efecto de mezcla por dispersión resulta fundamentalmente del movimiento de la mezcla de caucho delante de los flancos activos de las aletas mezcladoras largas.

Según la publicación EP 0 264 224 B1, una vez que ha atravesado la mezcla de caucho el paso del lado frontal libre, esta mezcla se desvía axialmente por medio de la siguiente aleta corta, de tal manera que la mezcla de caucho es enviada a la siguiente aleta mezcladora larga, repitiéndose el proceso de mezcla por delante del flanco activo, fluyendo el material nuevamente, de manera preponderante, axialmente a lo largo de la aleta mezcladora larga y moviéndose en forma de rotación al mismo tiempo dentro de un talón. En el centro de la cámara de mezcla, en la que se mueven los cuerpos de rotor tangencialmente entre sí, es transferida o bien intercambiada la mezcla de caucho desde una mitad de la cámara de mezcla a otra. Tanto mediante el proceso de flujo del material en una mitad de la cámara de mezcla así como, también, mediante el intercambio de material entre los cuerpos de rotor se consigue un efecto de mezcla por distribución eficaz.

El efecto de mezcla por dispersión de un cuerpo de rotor depende, por lo tanto, decisivamente del número de las aletas mezcladoras largas disponibles, de la configuración de la geometría de las aletas mezcladoras, de la configuración del paso libre del lado frontal, de la disposición geométrica de las aletas mezcladoras sobre el cuerpo de rotor, así como de diversos parámetros de trabajo del mezclador interno correspondientes a la ingeniería del procedimiento tales como por ejemplo el factor de carga, el número de revoluciones, etc. Estos factores determinan, además, el nivel de la energía que puede ser aplicado a la mezcla para un determinado producto a ser mezclado y para un tiempo de mezcla dado. En general se sabe que el efecto de mezcla por dispersión está relacionado con el aporte de energía. A medida que aumenta el aporte de energía en el producto a ser mezclado, aumenta el efecto de mezcla por dispersión y, de este modo, la calidad de la mezcla de caucho fabricada. El efecto de mezcla por dispersión de los cuerpos de rotor y, por lo tanto, la energía que puede ser aplicada a la masa de caucho o bien a la masa de goma tiene un significado especialmente elevado para la fabricación de mezclas de base, que todavía no contienen ninguno de los productos químicos para la reticulación, o bien que no contienen todavía todos los productos químicos para la reticulación.

El efecto de mezcla por distribución de un cuerpo de rotor depende igualmente, de manera decisiva del número de las aletas largas y cortas disponibles. A medida que aumenta el número de las aletas mezcladoras sobre un cuerpo de rotor, la mezcla de caucho se distribuye en porciones cada vez más pequeñas y se desvía axialmente. Además, tienen un gran significado para el efecto de mezcla por distribución, entre otras cosas, la disposición de las aletas mezcladoras, el ángulo de la hélice, la configuración del paso libre del lado frontal, en caso dado, también, sobre ambos lados frontales y la elección de los parámetros de trabajo correspondientes a la ingeniería del procedimiento.

La invención tiene como tarea mejorar los mezcladores internos precedentemente citados en cuanto a su geometría de rotor de tal manera que se aumente de manera decisiva el efecto de mezcla por dispersión y, por este motivo, el aporte de energía así como la calidad de la mezcla simultáneamente con un buen efecto de mezcla por distribución.

Esta tarea se resuelve de conformidad con la invención por medio de las características de la reivindicación 1.

Debido a que cada uno de ambos cuerpos de rotor presenta, respectivamente, cuatro aletas mezcladoras largas, se repartirá la masa de caucho o bien la masa de goma, que debe ser mezclada, en cuatro porciones por cada cuerpo de rotor, produciéndose sobre los flancos activos de la correspondiente aleta mezcladora un efecto intenso de mezcla por dispersión. Toda la longitud de todas las aletas mezcladoras por rotor está claramente acrecentada con respecto a los cuerpos de rotor conocidos, lo cual conduce a un correspondiente aporte de energía mayor en la mezcla.

Es ventajoso que las aletas mezcladoras estén configuradas de manera similar en cuanto a su forma, sus dimensiones y en cuanto a la posición sobre la periferia del cuerpo de rotor.

Se ha revelado que es ventajoso cuando la relación entre la longitud axial (I) del paso del lado frontal y la longitud axial (L) de la cámara de mezcla sea 0,2 \leq I/L < 0,5 para cada aleta mezcladora sobre el cuerpo de rotor.

De manera ventajosa las aletas mezcladoras pueden presentar una forma y/o una longitud idénticas.

Puede conseguirse un buen efecto de mezcla cuando el ángulo de la hélice de la aleta mezcladora sea de 20º como mínimo, encontrándose preferentemente en el intervalo comprendido entre 20º y 35º, pudiendo presentar las aletas mezcladoras un ángulo de la hélice idéntico.

Se ha revelado que es ventajoso cuando las aletas mezcladoras presenten al menos dos zonas, siendo el ángulo de la hélice mayor en la primera zona que en la segunda zona. En este caso el ángulo de la hélice correspondiente (\alpha) en la primera zona puede estar comprendido entre 40º y 50º, siendo de 45º de manera preferente, y estando comprendido en la segunda zona entre 20º y 30º, siendo de 26º de manera preferente.

La invención se explica a continuación con mayor detalle por medio de los ejemplos de realización representados en los dibujos:

la figura 1 muestra una sección a través de un mezclador interno según la invención,

la figura 2 muestra un desarrollo de un cuerpo de rotor del mezclador interno según la figura 1 y

la figura 3 muestra un desarrollo de otra forma de realización, de conformidad con la invención, de un cuerpo de rotor del mezclador interno según la figura 1.

En la figura 1 se ha representado esquemáticamente la construcción básica del mezclador interno, de conformidad con la invención, en una carcasa 1. En la carcasa 1 se ha dispuesto una cámara de mezcla 2, que presenta la forma de dos cilindros dispuestos horizontalmente, adyacentes, que son tangentes o que se cortan por zonas. En la cámara de mezcla 2 se han dispuesto dos árboles 3 y 4 con cuerpos de rotor 5 y 6 de manera concéntrica con respecto a los cilindros de la cámara de mezcla 2, sobre los cuales se han dispuesto aletas mezcladoras 7 hasta 10.

Las aletas mezcladoras 7 hasta 10 se extienden más allá de la mitad de la longitud axial L de los cuerpos de rotor 5 y 6 y, de este modo, la cámara de mezcla 2, como se ha descrito con mayor detalle por medio de las figuras 2 y 3. En sus extremos situados en el lado de descarga, limitan dos de las aletas mezcladoras 7 hasta 10 respectivamente sobre el lado frontal correspondiente de los cuerpos de rotor 5 y 6, mientras que en su extremo correspondiente al lado de admisión están limitados pasos del lado frontal, de anchura correspondiente, respectivamente con respecto a la pared frontal correspondiente de la carcasa 1. En las otras dos aletas mezcladoras, los pasos están dirigidos hacia la respectiva pared frontal correspondiente de la carcasa 1 en los extremos del lado de descarga.

La cámara de mezcla 2 puede ser alimentada con un producto a ser mezclado a través de una primera alimentación 11, por ejemplo polímero y/o productos químicos, y a través de una segunda alimentación 12, aditivos para la mezcla tales como por ejemplo negro de humo y/o creta, o de manera similar. Estos materiales a ser mezclados se someten a presión desde la parte superior por medio de un punzón 13. El punzón 13 puede ser accionado por ejemplo por medio de un vástago de pistón 14 con ayuda de un cilindro de trabajo hidráulico, no representado.

En general, es conocida una salida para el producto mezclado y no ha sido representada. Del mismo modo se requieren canales de refrigeración para el medio de refrigeración alimentado desde el exterior a través de conductos 15 no mostrados para facilitar la vista.

En la figura 2 se ha representado un desarrollo completo 2\pi a lo largo de la dirección tangencial t de un cuerpo de rotor 5 del mezclador interno según la figura 1. Unicamente se ha representado el vértice de las aletas mezcladoras 7 hasta 10. La primera aleta mezcladora 7 comienza en 0º sobre un lado del cuerpo de rotor 5 y llega hasta su centro. La segunda aleta mezcladora 8 comienza a 90º \pm 10º sobre el otro lado del cuerpo de rotor 5 y está dirigida exactamente en sentido inverso. La distancia entre las siguientes aletas mezcladoras 9 y 10 así como sus orientaciones son idénticas.

Las aletas mezcladoras 7 a 10 presentan en una primera zona un primer ángulo de la hélice \alpha con respecto a la dirección axial a de 45º por ejemplo. A continuación, en una segunda zona, el ángulo de la hélice \alpha es únicamente de 26º por ejemplo.

Las aletas mezcladoras 7 a 10 se extienden al menos a lo largo de la mitad de la longitud axial de la cámara de mezcla y terminan en sus extremos por el lado de descarga, respectivamente, en los lados frontales correspondientes de los cuerpos de rotor 5 y 6, mientras que están limitadas en sus extremos por el lado de admisión por pasos del lado frontal, de anchura correspondiente, hacia cada una de las paredes frontales correspondientes de la carcasa.

Preferentemente la longitud de las aletas mezcladoras 7 a 10 es mayor en un intervalo comprendido entre el 50% y el 80% que la longitud axial de los cuerpos de rotor 5 y 6.

La flecha de flujo 16 muestra el transcurso del producto a ser mezclado en la zona de los pasos del lado frontal entre los extremos de las aletas mezcladoras 8 y 9 y las paredes frontales correspondientes de la cámara de mezcla 2, cuando el movimiento de rotación de los cuerpos de rotor 5 y 6 transcurra, como puede verse en la figura 1, en sentido opuesto al sentido tangencial t.

En la figura 3 se ha representado otro desarrollo 2\pi a lo largo del sentido tangencial t de otra forma de realización de un cuerpo de rotor 5 del mezclador interno según la figura 1. Las aletas mezcladoras 7 a 10 presentan un ángulo de la hélice \alpha con respecto a la dirección axial a que, de conformidad con la invención, debe ser \alpha \geq 20º. En el ejemplo representado este ángulo abarca aproximadamente 30º. La longitud L de los cuerpos de rotor 5, 6 corresponde, esencialmente, a la longitud L de la cámara de mezcla 2. Las aletas mezcladoras 7 a 10 sobre el cuerpo de rotor 5, 6 presentan una longitud en la dirección axial que es mayor que la mitad de la longitud axial L de la cámara de mezcla. Esto significa que la relación I/L entre la distancia I entre las aletas mezcladoras 7 a 10 y el correspondiente lado frontal, con respecto a la longitud axial L de la cámara de mezcla es 0,2 \leq I/L < 0,5.

Respectivamente, mediante las cuatro aletas mezcladoras 7 a 10 que están configuradas de manera similar y que tienen longitudes similares, de los dos cuerpos de rotor con ángulos similares de hélice \alpha se distribuye la masa de caucho o bien la masa de goma que debe ser mezclada, en cuatro porciones por cuerpo de rotor. Delante de los flancos activos de la correspondiente aleta mezcladora larga 7 a 10 se remueve intensamente dentro de un talón la mezcla de caucho, que debe ser mezclada y, en función del ángulo de la hélice así como de la rotación del cuerpo de rotor se transporta axialmente hasta alcanzar el paso libre del lado frontal en dirección axial de tal manera que se produce un intenso efecto de mezcla por dispersión. La longitud total de las aletas mezcladoras 7 a 10 es, por lo tanto, claramente mayor que la de los cuerpos de rotor conocidos, lo cual conduce a un correspondiente aporte de energía mayor en la mezcla.

Una vez que ha pasado la mezcla de caucho a través del paso libre del lado frontal, ésta llega hasta la siguiente aleta mezcladora larga 7 a 10, repitiéndose el proceso de mezcla por delante del flanco activo, fluyendo el material de nuevo preponderantemente axialmente a lo largo de las aletas mezcladoras largas 7 a 10 y moviéndose en forma de rotación simultáneamente dentro de un talón. En el centro de la cámara de mezcla 2, en la que se mueven tangencialmente entre sí los cuerpos de rotor, se transfiere o bien se intercambia la mezcla de caucho desde una mitad de la cámara de mezcla hasta la otra. Tanto mediante el proceso de flujo del material en una mitad de la cámara de mezcla así como también mediante el intercambio de material entre los cuerpos de rotor se consigue un efecto eficaz de mezcla por distribución.

Mediante la geometría de los cuerpos de rotor, de conformidad con la invención, con las aletas mezcladoras 7 a 10 del mezclador interno se aumentan significativamente el efecto de mezcla por dispersión y, por lo tanto, el aporte de energía, así como la calidad de la mezcla con un buen efecto simultáneo de mezcla por distribución frente a los mezcladores internos conocidos.

Lista de los números de referencia

1

carcasa

2

cámara de mezcla

3 y 4

árboles

5 y 6

cuerpo de rotor

7 a 10

aletas mezcladoras

11

primera alimentación

12

segunda alimentación

13

punzón

14

vástago del pistón

15

conductos

16

flechas de flujo

a

dirección axial

t

dirección tangencial

\alpha

ángulo de la hélice

2\pi

desarrollo

L

longitud de la cámara de mezcla/cuerpo de rotor

I

distancia entre las aletas mezcladoras y el lado frontal correspondiente.

Claims (10)

1. Mezclador interno para el amasado de masas plásticas, especialmente de materiales sintéticos, de mezclas de caucho o de goma, con una carcasa (1) con una cámara de mezcla (2), con dos rotores accionados en sentidos opuestos, dispuestos con sus ejes paralelos en la cámara de mezcla (2) que presentan cuerpos de rotor (5, 6) que no engranan entre sí, presentando cada cuerpo de rotor (5, 6) cuatro aletas mezcladoras sucesivas sobre la periferia, dispuestas en sentidos opuestos, que discurren en forma de línea helicoidal, caracterizado porque las aletas mezcladoras (7 a 10) se extienden al menos sobre la mitad de la longitud axial (L) de la cámara de mezcla (2), limitando las aletas mezcladoras (7 a 10) en uno de sus extremos paso del lado frontal hacia la pared frontal correspondiente de la carcasa (1).

2. Mezclador interno según la reivindicación 1, caracterizado porque las aletas mezcladoras (7 a 10) se han configurado de igual modo en cuanto a su forma, a su dimensiones y a la posición sobre la periferia del cuerpo de rotor (5, 6).

3. Mezclador interno según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque para cada aleta mezcladora (7 a 10) sobre el cuerpo de rotor (5, 6) la relación entre la longitud axial (I) del paso del lado frontal con respecto a la longitud axial (L) de la cámara de mezcla es 0,2 \leq I/L < 0,5.

4. Mezclador interno según las reivindicaciones 2 ó 3, caracterizado porque las aletas mezcladoras (7 a 10) presentan una longitud idéntica.

5. Mezclador interno según una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque la forma de las aletas mezcladoras (7 a 10) es idéntica.

6. Mezclador interno según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el ángulo de la hélice (\alpha) de las aletas mezcladoras (7 a 10) se encuentra en el intervalo comprendido entre 20º y 35º.

7. Mezclador interno según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque las aletas mezcladoras (7 a 10) presentan respectivamente el mismo ángulo de la hélice (\alpha).

8. Mezclador interno según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la aletas mezcladoras (7 a 10) presentan dos zonas, siendo el ángulo de la hélice (\alpha) en la primera zona mayor que el de la segunda zona.

9. Mezclador interno según la reivindicación 8, caracterizado porque el ángulo de la hélice (\alpha) en la primera zona está comprendido entre 40º y 50º y en la segunda zona está comprendido entre 20º y 30º.

10. Mezclador interno según las reivindicaciones 8 ó 9, caracterizado porque el ángulo de la hélice (\alpha) en la primera zona es de 45º y en la segunda zona es de 26º.