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MX2012014330A - Dispositivo para procesar material por medio de mezcla y/o plastificacion. - Google Patents

Dispositivo para procesar material por medio de mezcla y/o plastificacion.

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Publication number
MX2012014330A
MX2012014330A MX2012014330A MX2012014330A MX2012014330A MX 2012014330 A MX2012014330 A MX 2012014330A MX 2012014330 A MX2012014330 A MX 2012014330A MX 2012014330 A MX2012014330 A MX 2012014330A MX 2012014330 A MX2012014330 A MX 2012014330A
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MX
Mexico
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screws
zone
barrel
discharge
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MX2012014330A
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Helmuth Schulz
Original Assignee
Helmuth Schulz
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Publication date
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Abstract

La invención se refiere a un dispositivo para procesar material por medio de mezcla y/o plastificación, que comprende al menos dos tornillos cónicos (2, 3), que están acomodados uno junto al otro en una cubierta de tornillo común (1) y las roscas de los cuales se acoplan unas con las otras y se impulsan para girar en la misma dirección de rotación alrededor de los ejes de tornillo respectivos (4, 5) mediante al menos un motor, con el material que se va a procesar siendo alimentado a los tornillos (2, 3) a través de al menos una abertura de alimentación (6) en la cubierta de tornillo (1) que está acomodada en la zona de alimentación (E) de una cara de extremo de los tornillos (2, 3) y el material que se ha procesado por los tornillos (2, 3) abandonando la cubierta de tornillo (1) a través de al menos una abertura de salida (7) en la cubierta de tornillo (1) que está acomodada en la zona de descarga (A) de la otra cara de extremo de los tornillos (2, 3) Con el fin de crear condiciones de clasificación convenientes, se propone que la relación de los valores numéricos del diámetro exterior del tornillo (c, d) con la superposición del perfil, esto es, con el área de superposición de los dos tornillos (2, 3), tanto en la zona de alimentación (E) como en la zona de descarga está en el rango de entre uno a uno y uno a dos.

Description

DISPOSITIVO PARA PROCESAR MATERIAL POR MEDIO DE MEZCLA Y/O PLASTIFICACIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a un dispositivo para procesar material por medio de mezcla y/o clasificación, que comprende al menos dos tornillos cónicos que están acomodados uno junto al otro en una cubierta de tornillo común y las roscas de los cuales se acoplan entre ellas y se impulsan para que giren en la misma dirección de rotación alrededor del eje de tornillo respectivo mediante al menos un motor, con el material que se va a procesar siendo alimentado a los tornillos a través de al menos una abertura de alimentación en la cubierta de tornillos que está acomodada en la zona de alimentación de una cara de extremo de los tornillos y el material que se ha procesado por los tornillos abandonando la cubierta de tornillos a través de al menos una abertura de salida en la cubierta de tornillos que esta acomodada en la zona de descarga de la otra cara de extremo de los tornillos.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Tales dispositivos son especialmente también adecuados para el procesamiento de residuos de plástico destinados para el reciclaje. Frecuentemente, dichos extrusores de doble tornillo se utilizan para mezclar varios tipos de poliolefinas o para combinar materiales plásticos de una gran variedad de tipos. Usualmente, estos materiales se proporcionan como material a granel suelto, el peso especifico del cual es comparativamente bajo, lo que nuevamente lleva a la consecuencia de que para alcanzar un rendimiento suficiente es necesario extraer grandes cantidades de material que será procesado en la región de alimentación de los tornillos. Estas cantidades de material necesitan ser plastificadas u homogeneizadas en la medida deseada en el curso de transporte que ocurre por los tornillos y por la fundición, desgasificación y sellado que ocurre ahí desde la abertura de entrada a la abertura de salida con el fin de obtener la calidad deseada del material en la región de la abertura de salida. Este problema se puede resolver en cierta medida por la elección de una geometría adecuada de las roscas. Esto se contradice sin embargo en que las condiciones en el material plástico que se va a procesar no son siempre las mismas, especialmente con lo referente al tamaño de los materiales que serán procesados y también su tipo de material, grado de contaminación, etc. El uso de extrusores de doble tornillo conocidos se ha demostrado estar lejos de satisfactorio a este respecto también.
Con el fin de mejorar más la relación de mezclado en dichos dispositivos como se conoce a partir del documento DE 15 29 812 Al, se conoce (AT 503 371 A) acomodar los dos tornillos como componentes de un extrusor de doble tornillo con tornillos cónicos que se impulsan en la misma dirección de rotación, con ondas armónicas que son aplicadas a las velocidades rotacionales de los tornillos. Dichos extrusores son bien adecuados para el procesamiento de materiales de reciclaje y se logra una mejora referente a la mezcla completa y procesamiento del material. Sin embargo, estos extrusores conocidos tienen una velocidad de transporte que no es convincente.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Con base en un estado del arte del tipo mencionado anteriormente, la invención se basa en el objetivo de proporcionar un dispositivo para procesar materiales plásticos que asegure la mezcla completa . y homogeneización del material plástico en combinación con una .velocidad de transporte mejorada.
Este objetivo se logra con la invención de tal forma que la relación de los valores numéricos del diámetro exterior del tornillo con la superposición del perfil, esto es, con el área de superposición de los dos tornillos, esta en el rango de entre uno a uno y uno a dos ambos en la zona de alimentación y en la zona de descarga.
Sorprendentemente se observó que cuando se proporcionan las relaciones de acuerdo con la invención, especialmente dependiendo de las áreas de superposición de las dos áreas en la zona de alimentación por un lado y también en la zona de descarga por otro lado, se logran condiciones mejoradas para el efecto de transporte cuando la relación de los valores numéricos del diámetro exterior del tornillo con la superposición del perfil está en el rango de uno a uno y uno a dos. Sorprendentemente se observó que se pueden realizar velocidades rotacionales masivamente mayores para los tornillos de extrusores con tales dispositivos y habrá mucho menor desgaste y deterioro en comparación con los dispositivos conocidos. El efecto de desgaste reducido se obtiene por las fuerzas de separación que se reducen en una medida considerable en comparación con los tornillos de rotación contraria debido a que el material plástico que se va a fundir se transporta virtualmente alrededor de ambos tornillos de transporte en una manera giratoria y no se producen fuerzas de corte o fuerzas de separación que provoquen las fuerzas de desgaste que presionan los tornillos extrusores contra la superficie de revestimiento de la cubierta. Como resultado de estas condiciones, además se logra generalmente una mezcla completa mejorada del plástico fundido. Es especialmente conveniente a este respecto cuando la relación del diámetro del tornillo con la superposición del perfil, esto es, con el área de superposición de ambos tornillos de la zona de alimentación con la zona de descarga, esto es, toda la longitud de acoplamiento de ambos tornillos, es al menos aproximadamente igual.
Incluso con el mismo tamaño, los dispositivos de acuerdo con la invención tienen una tasa de rendimiento considerablemente mejorada en comparación con el estado del arte. Los tornillos extrusores cónicos los cuales giran en la misma dirección comprenden diferentes zonas en la manera convencional, especialmente una zona de alimentación, una zona de fundición, un mezclador, desgasificación, y una zona de transporte gue acumula una presión dinámica respectiva y homogeneiza la fundición para descargar el plástico fundido del dispositivo. Con el fin de permitir la fundición de una gran variedad de composiciones de granulado de plástico que será fundido uniformemente en el dispositivo, especialmente granulado de plástico con densidad aparente baja o mayor, se recomienda gue la relación de la altura máxima de superposición del perfil en la zona de descarga con la altura de superposición del perfil en la zona de alimentación esté en el rango de entre uno a uno y uno a cuatro, dicha altura máxima de superposición del perfil corresponde al menos aproximadamente a la profundidad de rosca de un tornillo.
De manera similar, la conicidad del tornillo se puede ajustar en consecuencia, con la relación del diámetro exterior del tornillo en la zona de descarga con el diámetro exterior del tornillo en la zona de alimentación estando preferiblemente en el rango de entre uno a uno y uno a cuatro .
Para la relación del diámetro exterior del tornillo en la zona de descarga con la longitud del tornillo, se recomienda que esta relación esté en el rango de entre uno a veinte y uno a cincuenta.
Condiciones especialmente convenientes se logra cuando los tornillos cónicos comprenden al menos tres, preferiblemente cinco secciones en la dirección longitudinal del tornillo, de las cuales las secciones mutuamente adyacentes se proporcionan con diferentes dentados de engranaje o geometrías de dentado.
Con el fin de permitir la separación clara de las diferentes zonas de procesamiento una de la otra y para mejorar la calidad del plástico que se va a producir, las secciones mutuamente adyacentes pueden comprender al menos un dentado de engranaje igual (referente al módulo) con dichas secciones de tornillo mutuamente adyacentes preferiblemente con un número diferente de inicios. Las secciones con un menor número de inicios actúan en este caso como estranguladores de flujo o como frenos, y por lo tanto aseguran el tiempo de detención mínimo requerido continuamente del plástico que se va a procesar se asegure en las secciones de procesamiento proporcionadas. Si dicha sección de procesamiento es doblemente roscada por ejemplo y la sección de procesamiento adyacente está acomodada con una sola rosca, se recomienda que la sección del tornillo que se proporciona entre dos secciones de tornillo con al menos aproximadamente la misma geometría de dentado de engranaje tenga un ancho de la punta del diente y una base que es 1.5 a 2.5 veces mas grande, preferiblemente dos veces mas grande. Las secciones individuales de dentado de engranaje se pueden producir convencionalmente en una manera separada y se pueden opcionalmente atornillar juntas mediante separadores de interposición .
Una modalidad especialmente preferida de un extrusor de acuerdo con la invención se caracteriza porque la primera sección del tornillo forma la zona de alimentación y fundición, la tercera sección del tornillo la zona de desgasificación, y la quinta zona del tornillo la zona de homogeneización y descarga de un extrusor de frente a la zona de descarga, y la segunda y cuarta secciones del tornillo representan el estrangulamiento y especialmente la zona de sellado, que se forman de tal manera por ejemplo que dichas zonas de estrangulamiento y sellado se proporcionan con un número menor de inicios en comparación con las otras secciones. Además, se puede proporcionar una unidad de mezclado separada entre las secciones individuales, dicha unidad de mezclado comprende impulsores acomodados en forma elíptica por ejemplo.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La invención será mostrada esquemáticamente en los dibujos por referencia a una modalidad, en donde: La Figura 1 muestra el dispositivo de acuerdo con la invención en una vista longitudinal parcialmente en sección.
La Figura 2 muestra una vista en sección alargada del dispositivo de la Figura 1 en una escala alargada.
La Figura 3 muestra una vista esquemática de la relación del diámetro del tornillo con la superposición del perfil, esto es, con el área de superposición de ambos tornillos, tanto en la zona de alimentación como en la zona de descarga.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Un dispositivo para procesar material, especialmente granulado de plástico, mediante mezcla y/o plastificación' que comprende dos tornillos cónicos 2, 3 que están acomodados adyacentes uno del otro en la cubierta del tornillo común 1 y las roscas de los cuales están en acoplamiento entre ellas y se impulsan para que giren en la misma dirección de rotación alrededor de los ejes de tornillo respectivos 4, 5 por al menos un motor (no mostrado a mayor detalle) , con el material que se va a procesar siendo alimentado a los tornillos 2, 3 a través de al menos una abertura de alimentación 6 en la cubierta de tornillo 1 que está acomodada en la zona de alimentación E de una cara de extremo de los tornillos 2, 3, y con el material que sea procesando por los tornillos 2, 3 abandonando la cubierta de tornillo 1 a través de al menos una abertura de salida 7 en la cubierta de tornillo 1 que está acomodada en la zona de descarga A de la otra cara de extremo de los tornillos 2, 3.
El dispositivo que se ilustra comprende tornillos cónicos 2, 3 que comprenden cinco secciones en la dirección longitudinal de los tornillos, en los que las secciones mutuamente adyacentes tienen dentados de engranaje diferentes. En particular, las secciones de tornillo mutuamente adyacentes tienen al menos aproximadamente geometría de dentado similar; sin embargo, estas secciones de tornillo tienen un número diferente de inicios que difieren en la modalidad que se ilustra por el factor de 1. Eso es por lo que la sección del tornillo de una sola rosca que se proporciona entre dos secciones de tornillo de doble rosca tiene un ancho de punta y base (k, z) del diente que es de 1.5 a 2.5 veces más grande.
En la modalidad que se ilustra, la primera sección del tornillo forma la zona de alimentación y fundición E, S, la tercera sección del tornillo la sección de desgasificación G, y la quinta sección del tornillo la zona de homogeneización y bombeo P de frente a la zona de descarga, y la segunda y cuarta secciones de tornillo representan las áreas de sellado de una sola rosca D.
La relación de los valores numéricos del diámetro exterior del tornillo c, d con la superposición del perfil, esto es el área de superposición de los dos tornillos 2, 3 tanto en la zona de alimentación E como también en la zona de descarga A está en el rango de uno a uno y uno a dos. La relación de la altura máxima de superposición del perfil en la zona de descarga A con la altura de superposición del perfil en la zona de alimentación E está en el rango de entre uno a uno y uno a cuatro, dicha altura máxima de superposición del perfil corresponde al menos aproximadamente a la profundidad de rosca de un tornillo 3, 4. Ya que el juego entre los tornillos individuales debe ser por lo general mínimo, esta distancia no se considera aquí. La relación del diámetro exterior del tornillo c en la zona de descarga con el diámetro exterior del tornillo 'd en la zona de alimentación está en el rango de entre uno a uno y uno a cuatro. La relación del diámetro exterior del tornillo c en la zona de descarga con la longitud del tornillo E está en el rango de entre uno a uno y uno a veinte. d/Ad = 1:1 - 1:2 (diámetro/área de superposición del perfil en la zona de alimentación E) d/Ac = 1:1 - 1:2 (diámetro/área de superposición del perfil en la zona de descarga A) a/b = 1:1 - 1:4 (profundidad de la rosca) c/d = 1:1 - 1:4 (diámetro exterior del tornillo) c/lorigitud del tornillo = 1:20 - 1:50 y preferiblemente d/Ad = d/Ac.
El área de superposición del perfil A se puede calcular de acuerdo con la siguiente fórmula: en donde d es el diámetro exterior de los tornillos y x es la distancia de los ejes de los tornillos en la altura del área de superposición del perfil que se va a calcular.

Claims (8)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención como antecede, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES
1. Un dispositivo para procesar material por medio de mezcla y/o plastificación, que comprende al menos dos tornillos cónicos (2, 3) , que están acomodados uno junto al otro en una cubierta de tornillo común (1) y las roscas de los cuales se acoplan unas con las otras y se impulsan para girar en la misma dirección de rotación alrededor de los ejes de tornillo respectivos (4, 5) mediante al menos un motor, con el material que se va a procesar siendo alimentado a los tornillos (2, 3) a través de al menos una abertura de alimentación (6) en el la cubierta del tornillo (1) que está acomodada en la zona de alimentación (E) de una cara de extremo de los tornillos (2, 3), y con el material que se ha procesado por los tornillos (2, 3) abandonando la cubierta del tornillo (1) a través de al menos una abertura de salida (7) en el la cubierta del tornillo (1) que está acomodada en la zona de descarga (A) de la otra cara de extremo de los tornillos (2, 3), caracterizado porque la relación de los valores numéricos del diámetro exterior del tornillo (c, d) con la superposición del perfil, esto es, con el área de superposición de los dos tornillos (2, 3) , tanto en la zona de alimentación (E) como en la zona de descarga está en el rango de entre uno a uno y uno a dos.
2. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la relación de la altura máxima de superposición del perfil (a) en la zona de descarga con la altura de superposición del perfil en la zona de alimentación está en el rango de entre uno a uno y uno a cuatro, dicha altura máxima de superposición del perfil (a) corresponde al menos aproximadamente a la profundidad de la rosca de un tornillo .
3. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la relación del diámetro exterior del tornillo (c) en la zona de descarga con el diámetro exterior del tornillo (d) en la zona de alimentación está en el rango de entre uno a uno y uno a cuatro.
4. Un aparato de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la relación del diámetro exterior del tornillo (c) en la zona de descarga con la longitud del tornillo (e) está en el rango de entre uno a veinte y uno a cincuenta.
5. Un aparato de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los tornillos cónicos (2, 3) comprenden al menos tres, preferiblemente cinco, secciones en la dirección longitudinal del tornillo, del cual las secciones mutuamente adyacentes tienen diferentes dentados de engranaje.
6. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque las secciones del tornillo mutuamente adyacentes tienen una geometría detentado aproximadamente similar, pero tienen un número diferente de inicios.
7. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque la sección del tornillo que se proporciona entre dos secciones de tornillo con una geometría detentado aproximadamente similar tiene un ancho de la punta del diente (k) y base del diente (z) que es 1.5 a 2.5 veces más grande, preferiblemente dos veces más grande.
8. Un aparato de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la primera sección del tornillo forma la zona de fundición (S, E) , la tercera sección del tornillo la zona de desgasificación (G) y la quinta sección del tornillo la zona de homogeneización (P) de un extrusor de frente a la zona de descarga, y la segunda y cuarta secciones del tornillo forman las zonas de sellado (D) .
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