ES2317182T3 - Dispositivo para preparar material plastico. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo para preparar material plástico, en particular termoplástico, con un recipiente colector (1) para el material a procesar, en cuyo interior, dispuestas sobre una placa de soporte (9), están previstas herramientas (21) accionadas mediante un árbol (4) insertado en el espacio interior para circular alrededor del eje (8) -en particular, un eje vertical- del árbol (4), y con al menos un tornillo sin fin (17) para evacuar el material del recipiente colector (1), presentando la carcasa (16) del tornillo sin fin un orificio de entrada (27) que está conectado en flujo con un orificio de descarga (15) del recipiente colector (1) y situado más abajo que la placa de soporte (9) y las herramientas (21) que ésta aloja, y estando previstas en el recipiente colector (1) bajo la placa de soporte (9) otras herramientas (12) móviles, que conducen el material al orificio de descarga (15), caracterizado porque la placa de soporte (9) presenta cerca del eje (8) y cerca de los bordes posteriores (37) de las herramientas (21) en rotación de la placa de soporte (9) al menos una perforación (36) que conecta el espacio (26) situado sobre la placa de soporte (9) con el espacio (10) situado bajo ella.
Description
Dispositivo para preparar material plástico.
La invención se refiere a un dispositivo para
preparar material plástico, en particular termoplástico, con un
recipiente colector para el material a procesar, en cuyo interior,
dispuestas sobre una placa de soporte, están previstas herramientas
accionadas mediante un árbol insertado en el espacio interior para
circular alrededor del eje -en particular, un eje vertical- del
árbol, y con al menos un tornillo sin fin para evacuar el material
del recipiente colector, presentando la carcasa del tornillo sin fin
un orificio de entrada que está conectado en flujo con un orificio
de descarga del recipiente colector y situado más abajo que la placa
de soporte y las herramientas que ésta aloja, y estando previstas
en el recipiente colector, bajo la placa de soporte, otras
herramientas móviles que conducen el material al orificio de
descarga.
Un dispositivo similar, conocido por la WO
00/74912 A1, ha demostrado ser muy eficaz para la preparación de
material plástico, en particular termoplástico, si bien se ha
comprobado que las sustancias volátiles desprendidas del material
tratado quedan en ocasiones retenidas en el espacio situado bajo la
placa de soporte. Estas sustancias volátiles no siempre pueden
escaparse hacia arriba por el paso anular que hay entre el borde de
la placa de soporte y la pared interior del recipiente colector, ya
que el material a procesar atraviesa este paso anular de arriba a
abajo. Resulta especialmente desagradable cuando estas sustancias
volátiles son evacuadas del recipiente colector con el material
procesado y van a parar al extrusor conectado directa o
indirectamente al recipiente colector, ya que existe el riesgo de
que en el material extruido haya inclusiones gaseosas de diversa
índole, lo cual disminuye considerablemente la calidad del material
proveniente de la salida del extrusor. Este peligro no se puede
eliminar mediante el dispositivo desgasificador que suele estar
previsto en el extrusor. Además, dichas sustancias volátiles no se
pueden detectar de antemano la mayoría de las veces, ya que se trata
de vapor de agua, productos disociados del material a procesar,
componentes gaseosos o evaporados del agente refrigerador, etc.
Sobre todo cuando el material plástico introducido en el recipiente
colector está húmedo, la proporción de estas sustancias volátiles
puede ser considerable.
El cometido de esta invención es evitar dichas
desventajas y liberar al material evacuado de las sustancias
volátiles mencionadas con poco esfuerzo a través del orificio de
descarga del recipiente colector. La invención resuelve esta tarea
en que la placa de soporte presenta cerca del eje y cerca de los
bordes posteriores de las herramientas en rotación de la placa de
soporte al menos una perforación, la cual conecta el espacio situado
encima de la placa de soporte con el que está debajo de ella.
Mediante esta perforación, las sustancias volátiles situadas en el
espacio inferior a la placa de soporte o que se han generado allí
pueden escapar hacia arriba a través de la placa de soporte al
espacio situado sobre ella, donde son inofensivas y de donde pueden
volatilizarse si es necesario. Mediante ensayos se ha comprobado
que las perforaciones situadas cerca del eje son más eficaces que
las dispuestas lejos de éste. Dichas perforaciones situadas lejos
del eje se conocen de la EP 625.373 A2 o de la DE 28 44 164, si
bien en ellas éstas sirven para que el material triturado pase del
espacio situado sobre la placa al situado por debajo de ella. En
cambio, las perforaciones situadas, conforme al invento, cerca de
los bordes posteriores de las herramientas al girar la placa de
soporte aprovechan el efecto de succión, generado por las
herramientas en circulación, para aspirar las mencionadas sustancias
volátiles al exterior del espacio situado bajo la placa de
soporte.
Conforme a un perfeccionamiento de la invención,
es conveniente que al menos una de las perforaciones presente
paredes que discurran oblicuamente respecto a la dirección del eje y
respecto al nivel de la placa de soporte. Esto evita que el
material situado en el espacio sobre la placa caiga a través de la
placa de soporte. Se puede obtener un efecto similar en el marco
del invento mediante al menos una tapa prevista en una de las
perforaciones, que cubre la perforación en todo su perímetro excepto
un orificio que apunta hacia el perímetro de la placa de
soporte.
El tamaño de las perforaciones depende del
volumen de las sustancias volátiles a evacuar. Mediante ensayos se
ha comprobado que basta con que el área de la sección transversal de
todas las perforaciones sean como máximo del tamaño del área de la
sección transversal de todos los husillos de un extrusor conectado
en flujo con el orificio de salida del recipiente colector.
Otras características y ventajas del invento se
derivan de la descripción de ejemplos de ejecución del objeto del
invento, representados esquemáticamente en el dibujo. La fig. 1
muestra una sección vertical del primer ejemplo de ejecución; la
fig. 2 muestra una vista desde arriba de la fig. 1, parcialmente en
sección; la fig. 3 muestra axonométricamente la configuración de
tapas para las perforaciones; la fig. 4 muestra otro ejemplo de
ejecución en sección vertical; la fig. 5 es una vista desde arriba
de la fig. 4, parcialmente en sección, y la fig. 6 muestra un
detalle en sección vertical de la placa de soporte.
En la variante de ejecución conforme a las figs.
1 y 2, el dispositivo presenta un recipiente colector 1 para el
material plástico a preparar, en particular termoplástico, que llega
a este recipiente 1 desde arriba mediante un dispositivo de
transporte no representado, por ejemplo una cinta transportadora. El
material alimentado puede estar previamente triturado y/o
presecado. El recipiente colector 1 tiene forma de tarro con dos
paredes laterales 2 verticales y presenta una base 3 plana de
sección circular. Un árbol atraviesa, con alojamiento sellado, la
base 3 y tiene un eje 8 vertical que coincide con el eje del
recipiente 1. El árbol 4 está accionado mediante un motor 5 situado
debajo de la base 3, con una transmisión 6 para el movimiento
giratorio. En el recipiente 1, están unidos al árbol 4, con
arrastre de giro, un rotor 7 y una placa de soporte 9. El rotor 7
está formado por un bloque cilíndrico circular, cuya extensión axial
h es considerablemente mayor que la de la placa de soporte 9 plana,
pero cuya extensión radial d es considerablemente menor que la de la
placa de soporte 9. De este modo se forma un espacio libre 10
debajo de la placa de soporte 9, que está conectado en flujo libre
con un espacio 26 del recipiente 1, situado por encima de la placa
de soporte 9 a través de un paso anular 11 para el material a
procesar, el cual se crea entre el perímetro de la placa de soporte
9 y la pared lateral 2 del recipiente 1. A través de este paso
anular 11 libre, el material plástico tratado puede pasar sin
obstáculos del espacio 26 al espacio anular 10. La placa de soporte
9 aloja en su cara superior herramientas 21 dispuestas de forma
fija, las cuales mezclan y/o trituran y/o calientan el material que
se encuentra en el espacio 26 del recipiente 1. Para que la
trituración sea efectiva, las herramientas 21 están ejecutadas con
aristas cortantes 22, que pueden estar curvadas o acodadas (fig. 2)
en sentido contrario al sentido de giro de la placa de soporte 9
(flecha 23) para conseguir un corte oblicuo. En funcionamiento, al
rotar la placa de soporte 9 se produce por efecto de las
herramientas 21 una rotación de la masa plástica introducida en el
recipiente 1, elevándose el material procesado a lo largo de la
pared lateral 2 del recipiente 1 al espacio 26 (flecha 24) y
volviendo a caer (flecha 25) por la zona del eje del recipiente. El
así generado torbellino de mezcla arremolina el material
introducido, de modo que se consigue un buen efecto de mezcla. Una
pequeña parte del material introducido en el recipiente 1, y
triturado allí en caso necesario, va a parar al espacio 10 situado
debajo de la placa de soporte 9 a través de paso anular 11 y allí se
sigue procesando mediante otras herramientas 12, fijadas de forma
giratoria al rotor 7 mediante pernos verticales 13 alojados en
ranuras anulares 14 del rotor 7, permitiendo que estas herramientas
puedan oscilar libremente alrededor de los ejes de los pernos 13.
Los extremos libres de las herramientas 12 están situados a
distancia de la pared lateral 2 del recipiente 1. Estas otras
herramientas 12 producen mediante su efecto de impacto una mezcla
adicional y/o trituración y/o calentamiento del material que se
encuentra en el espacio 10. Mediante la fuerza centrífuga que
ejercen las herramientas 12 en el material, éste se transporta a un
orificio de descarga 15 del recipiente 1, situado a la altura de
las herramientas adicionales 12 y que conecta el espacio 10 del
recipiente 1 con un orificio de entrada 27 de una carcasa 16 de
husillo, en la que está alojado un husillo 17 de forma giratoria,
al cual un motor 18 con transmisión 19 acciona por su extremo
frontal a un movimiento giratorio y el cual extrae el material
plástico que recibe en el otro extremo frontal, por ejemplo mediante
un cabezal de extrusión 20. Puede ser un husillo simple o de doble
hélice. Como puede verse, la carcasa 16 de husillo está conectada
al recipiente casi tangencialmente, de modo que se evita la
desviación del material sintético plastificado por el husillo 17 en
la zona de su salida de la carcasa 16.
En vez de ello, el husillo 17 también puede ser
un simple tornillo sin fin de transporte, que lleva el material
preparado en el recipiente 1 a la fase siguiente, por ejemplo a un
extrusor.
Estando en funcionamiento, tras un breve tiempo
de puesta en servicio se crea un estado equilibrado entre el
material evacuado por el husillo y el material que entra desde
arriba al espacio 10 a través del paso anular 11. Esto produce que
sea muy poco probable que un trocito de plástico introducido en el
recipiente 1 vaya a parar a la carcasa 16 de husillo sin haber
pasado el tiempo necesario en el recipiente 1. Con ello se asegura
el suficiente procesado de todos los trocitos de plástico mediante
las herramientas 12, 21, de modo que el material evacuado por el
tornillo sin fin 17 presenta una calidad al menos aproximadamente
uniforme, particularmente en cuanto a la temperatura y tamaño de
los trocitos de plástico. Esto significa que el trabajo de
plastificación que debe realizar el tornillo sin fin 17 o el
husillo del extrusor conectado es comparativamente reducido, con lo
que se suprimen los altos picos térmicos de solicitación en el
material sintético durante el trabajo de plastificación. Con ello
se cuida el material plástico y se ahorra considerablemente en
energía motriz para el tornillo sin fin 17 o husillo del
extrusor.
Como ya se ha mencionado, el material
introducido en el recipiente 1 no suele estar completamente seco y/o
presenta impurezas que, durante el tratamiento en el recipiente,
desprenden sustancias volátiles, como p. ej., vapor de agua,
productos disociados del material a procesar, agente refrigerante
evaporado, sustancias volátiles del material de coloración y/o
impreso, etc. Para evitar que estas sustancias volátiles se acumulen
en el espacio 10 bajo la placa de soporte 9 y con ello obstaculicen
el paso del material procesado del espacio 26 al espacio 10 y/o
vayan a parar al interior de la carcasa 16 de husillo, la placa de
soporte 9 presenta al menos una, pero preferentemente varias,
perforaciones 36, las cuales conectan el espacio 26 sobre la placa
de soporte 9 con el espacio 10 situado debajo de ella. A través de
estas perforaciones 36, las sustancias volátiles retenidas en el
espacio 10 pueden escapar hacia arriba a través de la placa de
soporte 9 y, con ello salir del recipiente 10 o ser evacuadas
mediante un dispositivo de succión 34
(fig. 4).
(fig. 4).
Estas perforaciones pueden consistir en taladros
de sección circular. Al menos algunas de estas perforaciones 36
están dispuestas cerca del eje 8 del recipiente 1, particularmente
justo detrás de las herramientas 21, de modo que las perforaciones
36, visto en el sentido de giro (flecha 23) de la placa de soporte
9, quedan adyacentes a los bordes 37 posteriores o cantos de las
herramientas 21. El efecto de succión creado por las herramientas
21 durante su rotación en los cantos posteriores contribuye a
aspirar hacia arriba las sustancias volátiles a través de las
perforaciones 36. Los ejes de las perforaciones 36 pueden ser
verticales, si bien es más ventajoso disponer estos ejes 38 (fig.
6) oblicuamente, en particular de forma que queden inclinados tanto
respecto al nivel de la parte superior 39 de la placa de soporte 9
como respecto al eje 8 del recipiente. La inclinación de las
paredes 40 de las perforaciones 36 (ángulo \alpha, fig. 6) es
convenientemente de entre 30 y 60º, preferentemente de unos 45º.
Esta inclinación está seleccionada de modo que el extremo de
entrada 41 de cada perforación 36 quede por delante del extremo de
salida 42, visto en sentido de giro de la placa de soporte 9
(flecha 23). También esta medida contribuye al efecto de succión ya
mencionado y evita que el material caiga del espacio 26 al espacio
10 a través de las perforaciones 36.
También es ventajoso dotar a las perforaciones o
al menos algunas de ellas de una tapa 28 (fig. 3) que cubra todo el
perímetro de la perforación 36 excepto una abertura 35 orientada
hacia el perímetro 43 de la placa de soporte o en sentido radial
(respecto al eje 8).
El tamaño -es decir, el área de la sección
transversal de las perforaciones 36- depende del volumen de las
sustancias volátiles a evacuar. Por lo general, basta con que el
área de la sección transversal de todas las perforaciones 36 sea
como máximo de igual tamaño que el área de la sección transversal de
todos los husillos del extrusor conectado en flujo con el orificio
de descarga 15 del recipiente 1 o de los tornillos sin fin 17.
El modo de ejecución conforme a las figs. 4 y 5
se distingue del de las figs. 1 y 2 sobre todo en que las
herramientas adicionales 12 no están suspendidas con oscilación,
sino fijadas de forma inmóvil sobre otra placa de soporte 29, la
cual está colocada coaxialmente respecto a la placa de soporte 9 y
puede estar accionada a un movimiento giratorio mediante el mismo
árbol 4. Esto permite que el rotor 7 sea más estrecho o que se
suprima como prolongación del árbol 4 en su totalidad. Al igual que
en el modo de ejecución conforme a las figs. 1 y 2, las
herramientas inferiores 12 están dispuestas a la altura del orificio
de descarga 15 del recipiente 1, con el fin de poder transportar
eficazmente el material plástico procesado que se encuentra en el
espacio 10 al orificio de entrada 27 de la carcasa 16 de
husillo.
Es ventajoso vigilar la temperatura del material
tratado en el recipiente 1. Como muestra la fig. 4, para ello están
previstos en el espacio superior de corte 26 (por encima de la placa
de soporte) una unidad termométrica 30 y un dispositivo
refrigerador 33, pudiendo ser este último un dispositivo de
inyección de refrigerante. Puede estar previsto un dispositivo
termométrico similar 31 o bien una alimentación similar de
refrigerante 32 (fig. 5) para el espacio 10 situado bajo la placa
de soporte 9.
Como ya se ha mencionado, la evacuación de las
sustancias volátiles que se producen en el espacio de corte 26 de
arriba se puede potenciar mediante un sistema de aspiración. Para
ello se puede emplear, tal como muestra la fig. 4, un dispositivo
aspirador 34 colocado encima del torbellino de mezcla que se
forma en este espacio de corte 26.
forma en este espacio de corte 26.
Claims (10)
1. Dispositivo para preparar material plástico,
en particular termoplástico, con un recipiente colector (1) para el
material a procesar, en cuyo interior, dispuestas sobre una placa de
soporte (9), están previstas herramientas (21) accionadas mediante
un árbol (4) insertado en el espacio interior para circular
alrededor del eje (8) -en particular, un eje vertical- del árbol
(4), y con al menos un tornillo sin fin (17) para evacuar el
material del recipiente colector (1), presentando la carcasa (16)
del tornillo sin fin un orificio de entrada (27) que está conectado
en flujo con un orificio de descarga (15) del recipiente colector
(1) y situado más abajo que la placa de soporte (9) y las
herramientas (21) que ésta aloja, y estando previstas en el
recipiente colector (1) bajo la placa de soporte (9) otras
herramientas (12) móviles, que conducen el material al orificio de
descarga (15), caracterizado porque la placa de soporte (9)
presenta cerca del eje (8) y cerca de los bordes posteriores (37)
de las herramientas (21) en rotación de la placa de soporte (9) al
menos una perforación (36) que conecta el espacio (26) situado
sobre la placa de soporte (9) con el espacio (10) situado bajo
ella.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque al menos una de las perforaciones (36)
posee paredes (40) que discurren oblicuamente respecto a la
dirección del eje (8) y respecto al nivel de la placa de soporte
(9).
3. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 ó 2, caracterizado porque al menos una de las perforaciones
(36) está dotada de una tapa (28) que cubre todo el perímetro de la
perforación (36) excepto una abertura (35) orientada hacia el
perímetro (43) de la placa de soporte (9).
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1, 2 ó 3, caracterizado porque las perforaciones (36)
presentan una sección circular.
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
de la 1 a la 4, caracterizado porque el área de la sección
transversal de todas las perforaciones (36) es como máximo del mismo
tamaño que el área de la sección transversal de todos los husillos
(17) de un extrusor conectado en flujo con el orificio de descarga
(15).
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones
de la 1 a la 5, caracterizado porque las herramientas móviles
(12) adicionales que se encuentran en el espacio (10) situado bajo
la placa de soporte (9) están suspendidas de forma giratoria en la
placa de soporte (9) o en el árbol (4) y/o alojadas de forma fija en
otra placa de soporte adicional (29) situada bajo la placa de
soporte (9).
7. Dispositivo según la reivindicación 6,
caracterizado porque las herramientas adicionales (12) son
meros mecanismos mezcladores o bien herramientas de trituración con
filos cortantes.
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones
de la 1 a la 7, caracterizado porque para el espacio (26)
situado sobre la placa de soporte (9) están previstos un
dispositivo termométrico (30) y un dispositivo refrigerador (33),
en particular un dispositivo de inyección de refrigerante.
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones
de la 1 a la 7, caracterizado porque para el espacio (10)
situado bajo la placa de soporte (9) están previstos un dispositivo
termométrico (31) y un dispositivo refrigerador, en particular un
dispositivo de inyección de refrigerante (32).
10. Dispositivo según una de las
reivindicaciones de la 1 a la 9, caracterizado porque sobre
el torbellino de material generado por las herramientas (21) en
rotación en el recipiente colector (1) está previsto un dispositivo
aspirador (34) para evacuar sustancias volátiles.
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