ES2350841T3 - Cabezal de extrusión para moldear por soplado cuerpos huecos con un sistema para la distribución del grosor de las paredes del macarrón. - Google Patents
Cabezal de extrusión para moldear por soplado cuerpos huecos con un sistema para la distribución del grosor de las paredes del macarrón. Download PDFInfo
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Abstract
Cabezal (1) de extrusión para moldear por soplado cuerpos huecos que comprende: - un cuerpo (2) que define en su interior una cámara sustancialmente cilíndrica; - un émbolo de presión (3) que tiene una forma sustancialmente cilíndrica y dispuesto axialmente dentro de dicha cámara cilíndrica del cuerpo definiendo un intersticio (4) cilíndrico entre la superficie de lado exterior del émbolo de presión y la superficie de lado interior del cuerpo, a través del cual puede fluir el material de plástico fundido alimentado mediante una prensa extrusora; - una abertura (6) de boquilla dispuesta en el extremo inferior del cuerpo (2); y - una parte (30) inferior del émbolo (3) de presión dispuesta dentro de dicha abertura (6) de boquilla definiendo un intersticio (10) anular que se comunica con dicho intersticio (4) cilíndrico para extraer el macarrón tubular desde dicho cabezal de extrusión, estando dicho cabezal de extrusión caracterizado porque comprende: - un pistón (20) que soporta por debajo una pieza (40) de inserción de ovalado que tiene una forma sustancialmente anular y cuyo borde (48) inferior es asimétrico, que presenta partes (48a, 48a') con perfil convexo y partes (48b, 48b') con perfil cóncavo, estando dicho pistón montado de manera deslizante axialmente dentro de una cámara (32) formada en dicha parte (30) inferior del émbolo de presión y abierta hacia abajo, de modo que dicho pistón puede pasar de una posición retraída, de reposo, en la que el borde (48) inferior de la pieza de inserción de ovalado está dentro de dicha cámara (32) de la parte inferior del émbolo de presión, a una posición extraída, de trabajo, en la que el borde (48) inferior de dicha pieza de inserción de ovalado sobresale por debajo con respecto al borde (38) inferior de dicha parte inferior del émbolo de presión.
Description
La presente invención se refiere al sector de las
máquinas de moldeo por soplado de materiales poliméricos con
un cabezal de extrusión según la reivindicación 1 y 8.
Uno de los principales problemas que surgen en el moldeo
por soplado de cuerpos huecos es la correcta distribución
radial del polímero que forma la pieza final. Dicho problema
es mucho más evidente siempre que la pieza producida no
presenta simetría cilíndrica, o bien cuando los radios de
curvatura del fondo del producto soplado son pequeños.
De hecho, cuando un macarrón tubular que tiene un grosor
constante se sopla dentro del molde, se observa que el
material semifundido se distribuye de manera no uniforme en el
molde. Como resultado, la pieza final presentará algunas
partes de pared excesivamente delgadas y otras partes de pared
excesivamente gruesas. Para garantizar una cierta estabilidad
dimensional y resistencia de la pieza acabada, es necesario
aumentar el peso del producto para obtener un mayor grosor en
todas las paredes, con el resultado de un desperdicio excesivo
de material.
Con el fin de resolver, al menos en parte, dichos
inconvenientes se conocen sistemas, tales como el descrito en
el documento EP 1.004.423 presentado a nombre de Feuerherm
Harald, que intervienen en la formación del macarrón dentro
del cabezal de extrusión para obtener a partir del cabezal un
macarrón deformado en una dirección preestablecida. De este
modo, el posterior moldeo por soplado del macarrón distribuye
el grosor de las paredes uniformemente. La deformación del
macarrón se obtiene interviniendo sobre el mandril o macho
dispuesto dentro del cabezal de extrusión, concretamente
sustituyendo el mandril o provocando una deformación del
faldón externo del mandril mediante placas previstas para
ello.
El documento DE 91 12 621 U1 da a conocer, según el
preámbulo de la reivindicación 1, un cabezal de extrusión para
moldear por soplado cuerpos huecos que comprende:
-un cuerpo que define en su interior una cámara
cilíndrica;
-un émbolo de presión cilíndrico, dispuesto axialmente
dentro de la cámara cilíndrica del cuerpo;
-una abertura de boquilla dispuesta en el extremo
inferior del cuerpo, disponiéndose una parte inferior del
émbolo de presión dentro de dicha abertura de boquilla,
definiendo dicha parte inferior del émbolo de presión en su
interior una cámara abierta hacia abajo; y,
-un pistón, que soporta por debajo una pieza de
inserción, montada de manera deslizante axialmente dentro de
la cámara abierta hacia abajo.
La finalidad de la presente invención es eliminar los
inconvenientes de la técnica conocida proporcionando un
cabezal de extrusión para moldear por soplado cuerpos huecos
que permitirá garantizar una distribución uniforme del grosor
en las paredes de la pieza soplada.
Otra finalidad de la invención es proporcionar un
cabezal de extrusión de este tipo que sea extremadamente
versátil y que esté diseñado para usarse en diferentes tipos
de producción sin necesidad de cambios estructurales.
Las finalidades anteriores se consiguen según la
invención con el cabezal de extrusión cuyas características se
enumeran en la reivindicación 1 independiente adjunta.
Realizaciones ventajosas de la invención aparecen en las
reivindicaciones dependientes.
El cabezal de extrusión para moldear por soplado cuerpos
huecos según la invención comprende un cuerpo que define en su
interior una cámara sustancialmente cilíndrica. Axialmente
dispuesto dentro de la cámara del cuerpo hay un émbolo de
presión que tiene una forma sustancialmente cilíndrica
definiendo un intersticio cilíndrico entre la superficie de
lado exterior del macho o mandril y la superficie de lado
interior del cuerpo, a través del cual puede fluir el material
de plástico fundido alimentado mediante una prensa extrusora.
Una abertura de boquilla está dispuesta en el extremo
inferior del cuerpo definiendo la conformación de la
superficie de lado exterior del macarrón.
Una parte inferior del macho se dispone dentro de la
abertura de boquilla definiendo un intersticio anular que se
comunica con el primer intersticio cilíndrico para extraer el
macarrón tubular desde el cabezal de extrusión.
La principal característica de la invención según la
parte caracterizadora de la reivindicación 1 viene
representada por el hecho de que el cabezal de extrusión
comprende además un pistón que soporta, por debajo, una pieza
de inserción de ovalado. El pistón está montado de manera
deslizante axialmente dentro de una cámara formada en la parte
inferior del macho y abierta hacia abajo. De este modo, el
pistón puede moverse desde una posición retraída, de reposo,
en la que el borde inferior de la pieza de inserción de
ovalado está situado dentro de la cámara de la parte inferior
del macho, a una posición extraída, de trabajo, en la que el
borde inferior de la pieza de inserción de ovalado sobresale
por debajo con respecto al borde inferior de la parte inferior
del macho.
De este modo, el borde inferior de la pieza de inserción
de ovalado que sobresale por debajo de la parte inferior del
macho permite un ajuste de la distribución radial de la
superficie interna del polímero. Puesto que el borde inferior
de la pieza de inserción de ovalado es asimétrico, mientras
que el borde inferior de la abertura de boquilla es simétrico,
habrá una distribución apropiada del grosor del macarrón, de
acuerdo con los requisitos de producción y el posterior
proceso de moldeo por soplado en el molde.
Las ventajas de la invención son claramente evidentes
porque permite, a través del control del movimiento del
pistón, un ajuste del desplazamiento de la pieza de inserción
de ovalado de acuerdo con los requisitos de producción.
Características adicionales de la invención se pondrán
de manifiesto de manera más clara a partir de la descripción
detallada siguiente, con referencia a sus realizaciones, que
se proporcionan meramente a modo de ejemplo no limitativo y se
ilustran en los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 es el esquema en alzado lateral de un
cabezal de extrusión completo según la invención;
la figura 1A es un detalle ampliado rodeado por el
círculo A de la figura 1;
la figura 2 es una vista en planta desde debajo de la
abertura de boquilla del cabezal de extrusión de la figura 1;
la figura 3 es una vista axial en sección transversal
tomada según el plano de corte III-III de la figura 2 de la
abertura de boquilla del cabezal de extrusión de la figura 1;
la figura 3A es una ampliación del detalle rodeado por
el círculo A de la figura 3;
la figura 4 es una vista en planta desde debajo de una
pieza de inserción de ovalado del cabezal de extrusión de la
figura 1;
la figura 5 es una vista lateral de la pieza de
inserción de ovalado de la figura 4;
la figura 5A es una vista lateral de la pieza de
inserción de ovalado tomada según la dirección de la flecha A
de la figura 5;
la figura 6 es una vista lateral de la parte inferior
del cabezal de la figura 1, cuando el macho del cabezal de
extrusión está en la posición elevada, de trabajo, y el pistón
de la pieza de inserción de ovalado está en la posición
retraída, de reposo;
la figura 6A es una ampliación del detalle rodeado por
el círculo A de la figura 6;
la figura 7 es una vista axial en sección transversal
tomada según el plano de corte VII-VII de la figura 6;
la figura 7A es una ampliación del detalle rodeado por
el círculo A de la figura 7;
la figura 8 es una vista lateral de la parte inferior
del cabezal de la figura 1, cuando el macho del cabezal de
extrusión está en la posición elevada, de trabajo, y el pistón
de la pieza de inserción de ovalado está en la posición
extraída, de trabajo;
la figura 8A es una ampliación del detalle rodeado por
el círculo A de la figura 8;
la figura 9 es una vista axial en sección transversal
tomada según el plano de corte IX-IX de la figura 8;
la figura 9A es una ampliación del detalle rodeado por
el círculo A de la figura 9;
la figura 10 es una vista lateral de la parte inferior
del cabezal de la figura 1, cuando el émbolo de presión del
cabezal de extrusión está en la posición descendida, de
reposo, y el pistón de la pieza de inserción de ovalado está
en la posición retraída, de reposo;
la figura 10A es una ampliación del detalle rodeado por
el círculo A de la figura 10;
la figura 11 es una vista axial en sección transversal
tomada según el plano de corte XI-XI de la figura 10; y
la figura 11A es una ampliación del detalle rodeado por
el círculo A de la figura 11.
Con referencia a continuación a la figura 1, se ilustra
en la misma un cabezal de extrusión según la invención,
designado en su conjunto con el número de referencia 1. El
cabezal 1 de extrusión tiene un cuerpo 2 sustancialmente
cilíndrico. Un macho 3 sustancialmente cilíndrico está
dispuesto axialmente dentro del cuerpo 2.
Entre la pared interna del cuerpo 2 del cabezal y la
pared externa del macho 3 está formado un intersticio 4
cilíndrico, a través del cual el material fundido alimentado
al cabezal mediante una prensa extrusora (no mostrada) puede
fluir hacia abajo a través de un colector 5 dispuesto dentro
del cabezal. De este modo, el material fundido en el
intersticio 4 cilíndrico adopta una forma sustancialmente
tubular.
Situada en el extremo inferior del cabezal 1 hay una
abertura 6 de boquilla, en cuyo interior está dispuesta la
parte 30 inferior del macho 3. Según la configuración de la
abertura 6 de boquilla y de la parte 30 inferior del macho así
es la forma del macarrón que debe salir del cabezal 1 de
extrusión para soplarse a continuación en el molde.
Con referencia también a las figuras 1A, 2, 3 y 3A, la
abertura 6 de boquilla comprende un primer elemento 7
cilíndrico, fijado al cuerpo 2 del cabezal de extrusión, y un
segundo elemento 8 anular, fijado al elemento 7 cilíndrico por
medio de tornillos de fijación que se engranan en respectivos
orificios 9 de fijación realizados en el elemento 7 cilíndrico
y en el elemento 8 en forma de disco de la abertura 6 de
boquilla.
Definido entre la superficie de lado exterior de la
parte 30 inferior del macho y la superficie de lado interior
del elemento 7 cilíndrico de la abertura de boquilla hay un
intersticio 10 cilíndrico que se comunica con la cámara 4
cilíndrica para el paso de material fundido. El intersticio 10
cilíndrico se estrecha dentro del elemento 8 terminal anular
de la abertura de boquilla.
El elemento 8 anular tiene una superficie 11 de lado
interior de sección decreciente con un diámetro interno que
disminuye hacia abajo. El extremo inferior del elemento 30
terminal del macho también tiene una superficie 31 de lado
exterior de sección decreciente con un diámetro interno que
disminuye hacia abajo. De este modo, entre las dos superficies
11 y 31 de sección decreciente se crea un estrechamiento 10’
del intersticio 10 cilíndrico.
En la parte 30 inferior del macho 3 está formada una
cámara 32 cilíndrica abierta por debajo. Un pistón 20 puede
deslizarse axialmente dentro de la cámara 32 cilíndrica del
macho.
El pistón 20 tiene un orificio 21 axial que termina en
un asiento 22 ensanchado. Con referencia también a las figuras
1 y 1A, un vástago 25, cuyo extremo inferior está fijado al
pistón 20 por medio de una tuerca 26 alojada en el asiento 22
del pistón 20, pasa por el orificio 21 axial del pistón 20.
Tal como se ilustra en la figura 1, el pistón 25 se extiende
axialmente dentro del macho 3; con este fin, el macho 3 debe
presentar un canal axial diseñado para permitir el paso del
vástago 25 del pistón.
El extremo superior del vástago 25 está situado en la
parte superior del cabezal 1 de extrusión y está conectado con
un actuador 26, que permite la traslación axial del vástago
25. El actuador 26 se controla mediante un controlador 27
previsto para ello.
Fijada a la superficie inferior del pistón 20 hay una
pieza 40 de inserción de ovalado. La pieza 40 de inserción de
ovalado tiene una pluralidad de orificios 41 de fijación,
diseñados para alinearse con orificios de fijación del pistón
para recibir tornillos de fijación.
Tal como se ilustra en las figuras 4, 5 y 5A, la pieza
40 de inserción de ovalado tiene una forma sustancialmente a
modo de disco, con un diámetro externo sustancialmente igual
al del pistón 20 para poder deslizarse en la cámara 32 del
macho. El borde 48 inferior externo de la pieza 40 de
inserción de ovalado tiene un perfil asimétrico y está
dividida en cuatro partes 48a, 48b, 48a’, 48b’ de arco de
círculo que subtienden un ángulo en el centro de 90°. Para ser
exactos, tal como se ilustra en las figuras 5 y 5A, hay dos
partes 48a y 48a’ de borde inferior externo con perfil
convexo, dispuestas en posiciones diametralmente opuestas, y
dos partes 48b y 48b’ de borde inferior externo con perfil
cóncavo, dispuestas en posiciones diametralmente opuestas.
Con referencia a las figuras 6, 6A, 7 y 7A, el pistón 20
está en su posición retraída, de reposo, y el macho 3 está en
la posición descendida, de trabajo. En esta situación, el
pistón 20 se retrae dentro de la cámara 32 de la parte 30
inferior del macho y el borde 48 inferior de la pieza 40 de
inserción de ovalado no sobresale externamente con respecto al
borde 38 inferior de la parte 30 inferior del macho. El macho
3 se eleva, y la parte 30 inferior del macho está dentro de la
abertura 6 de boquilla; por consiguiente, el borde 38 inferior
de la parte inferior del macho no sobresale externamente con
respecto al borde 88 inferior de la abertura 6 de boquilla.
El material fundido puede pasar a través del
estrechamiento 10’ del intersticio 10 formando, en la salida
de la abertura 6 de boquilla, un macarrón tubular con grosor
sustancialmente constante, puesto que tanto el borde 38
inferior del macho como el borde 88 inferior de la abertura 6
de boquilla son circulares y simétricos. Por consiguiente, no
se realiza ningún control sobre el grosor del macarrón.
Si se quiere realizar un control sobre el grosor del
macarrón, el controlador 27 (figura 1) controla el actuador
26, que acciona el vástago 25, provocando así una traslación
hacia abajo del pistón 20.
Tras dicha traslación (véanse las figuras 8, 8A, 9 y
9A), el pistón 20 está en su posición extraída, de trabajo, y
también la parte 30 inferior del macho está en la posición
elevada, de trabajo. En esta situación, el borde 48 inferior
de la pieza 40 de inserción de ovalado sobresale externamente
hacia abajo tanto con respecto al borde 38 inferior de la
parte 30 inferior del macho como con respecto al borde 88
inferior de la abertura 6 de boquilla.
El material fundido puede pasar a través del
estrechamiento 10’ del intersticio 10; sin embargo, en este
caso, la superficie interna del material fundido entra en
contacto con el borde 48 inferior externo de la pieza 40 de
inserción de ovalado.
Puesto que el borde 48 inferior externo de la pieza de
inserción de ovalado es asimétrico y tiene partes 48a, 48a’
convexas y partes 48b, 48b’ cóncavas, la superficie interna
del macarrón en la salida de la abertura 6 de boquilla se
ovala. Como resultado, el macarrón tendrá un mayor grosor en
las partes 48a, 48a’ convexas de la pieza 40 de inserción de
ovalado y un menor grosor en las partes 48b, 48b’ cóncavas de
la pieza de inserción de ovalado.
A continuación, cuando el macarrón con grosor no
uniforme se sopla en el molde, habrá una distribución uniforme
del grosor de las paredes laterales del producto acabado.
Ha de considerarse que el macho 3 puede realizar una
traslación axial dentro del cabezal 1 para moverse de una
posición elevada, de trabajo, en la que el estrechamiento 10’
del intersticio 10 está abierto para el paso del material
fundido, a una posición descendida, de reposo, en la que el
estrechamiento 10’ del intersticio 10 está cerrado obstruyendo
el paso del material fundido hacia fuera.
Con referencia a las figuras 10, 10A, 11, 11A, cuando es
necesario detener la producción, el pistón 20 se devuelve a su
posición retraída, de reposo, dentro de la cámara 32 de la
parte 30 inferior del macho, y el macho 3 se acciona en
traslación hacia abajo poniendo la pared 31 externa de sección
decreciente de la parte 30 inferior del macho en contacto con
la pared 32 interna de sección decreciente de la abertura 6 de
boquilla. De este modo, el estrechamiento 10’ del intersticio
10 se cierra, y el material fundido no puede salir de la
abertura 6 de boquilla.
Ha de observarse que en esta situación, el borde 38
inferior de la parte 30 inferior del macho sobresale
ligeramente hacia abajo con respecto al borde 88 inferior de
la parte 8 inferior de la abertura 6 de boquilla.
Claims (7)
- REIVINDICACIONES1. Cabezal (1) de extrusión para moldear por soplado cuerpos huecos que comprende: -un cuerpo (2) que define en su interior una cámara sustancialmente cilíndrica; -un émbolo de presión (3) que tiene una forma sustancialmente cilíndrica y dispuesto axialmente dentro de dicha cámara cilíndrica del cuerpo definiendo un intersticio (4) cilíndrico entre la superficie de lado exterior del émbolo de presión y la superficie de lado interior del cuerpo, a través del cual puede fluir el material de plástico fundido alimentado mediante una prensa extrusora; -una abertura (6) de boquilla dispuesta en el extremo inferior del cuerpo (2); y -una parte (30) inferior del émbolo (3) de presión dispuesta dentro de dicha abertura (6) de boquilla definiendo un intersticio (10) anular que se comunica con dicho intersticio (4) cilíndrico para extraer el macarrón tubular desde dicho cabezal de extrusión, estando dicho cabezal de extrusión caracterizado porque comprende: -un pistón (20) que soporta por debajo una pieza (40) de inserción de ovalado que tiene una forma sustancialmente anular y cuyo borde (48) inferior es asimétrico, que presenta partes (48a, 48a’) con perfil convexo y partes (48b, 48b’) con perfil cóncavo, estando dicho pistón montado de manera deslizante axialmente dentro de una cámara (32) formada en dicha parte (30) inferior del émbolo de presión y abierta hacia abajo, de modo que dicho pistón puede pasar de una posición retraída, de reposo, en la que el borde (48) inferior de la pieza de inserción de ovalado está dentro de dicha cámara (32) de la parte inferior del émbolo de presión, a una posición extraída, de trabajo, en la que el borde(48) inferior de dicha pieza de inserción de ovalado sobresale por debajo con respecto al borde (38) inferior de dicha parte inferior del émbolo de presión.
-
- 2.
- Cabezal (1) de extrusión según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha pieza (40) de inserción tiene dos partes (48a, 48a’) con perfil convexo dispuestas en posiciones diametralmente opuestas y dos partes (48b, 48b’) con perfil cóncavo dispuestas en posiciones diametralmente opuestas.
-
- 3.
- Cabezal (1) de extrusión según la reivindicación 2, caracterizado porque cada una de dichas partes (48a, 48a’, 48b, 48b’) con perfiles convexo y cóncavo tiene la forma de un arco de círculo que subtiende un ángulo de 90°.
-
- 4.
- Cabezal (1) de extrusión según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho pistón (20) está conectado a un vástago (25), que atraviesa axialmente dicho émbolo (3) de presión, para accionarse en traslación mediante un actuador (26) dispuesto en la parte superior de dicho cabezal (1) de extrusión.
-
- 5.
- Cabezal (1) de extrusión según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho émbolo (3) de presión está montado axialmente en traslación dentro de dicho cuerpo (2) del cabezal para pasar de una posición elevada, de trabajo, en la que dicho intersticio (10, 10’) anular formado entre la parte (30) inferior del émbolo de presión y la abertura
(6) de boquilla se mantiene abierto, y una posición descendida, de reposo, en la que dicho intersticio (10, 10’) anular formado entre la parte (30) inferior del émbolo de presión y la abertura (6) de boquilla está cerrado. -
- 6.
- Cabezal (1) de extrusión según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha
abertura de boquilla comprende una parte (8) inferior, que tiene una superficie (11) de lado interior de sección decreciente con un radio que disminuye hacia abajo, y porque dicha parte (30) inferior del émbolo de presión comprende una superficie (31) de lado exterior de sección decreciente con un diámetro que disminuye hacia debajo de manera que se crea una restricción (10’) de dicho intersticio (10) anular para el paso del material de plástico fundido. -
- 7.
- Método para controlar el grosor de las paredes de un macarrón que sale de un cabezal (1) de extrusión según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo el método las siguientes etapas: -alimentar el material fundido en el cabezal (1) de extrusión; y -descender un pistón (20) que soporta una pieza (40) de inserción de ovalado que tiene una forma sustancialmente anular y cuyo borde (48) inferior es asimétrico, que presenta partes (48a, 48a’) con perfil convexo y partes (48b, 48b’) con perfil cóncavo, dispuesto en una cámara
- (32)
- formada en la parte (30) inferior del émbolo (3) de presión del cabezal de extrusión, de modo que el borde
- (48)
- inferior asimétrico de la pieza (40) de inserción de ovalado sobresale por debajo con respecto al borde
- (38)
- inferior de dicha parte (30) inferior del émbolo de presión, para ovalar la parte interna del macarrón que sale dicho cabezal de extrusión.
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-
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