BRPI0618511A2

BRPI0618511A2 - extrusor de múltiplos eixos

Info

Publication number: BRPI0618511A2
Application number: BRPI0618511-8A
Authority: BR
Inventors: Josef A Blach
Original assignee: Blach Verwaltungs Gmbh & Co Kg
Priority date: 2005-11-11
Filing date: 2006-10-12
Publication date: 2011-09-06
Also published as: US8172450B2; EP1945437A1; DE102005053907A1; RU2008123594A; WO2007054173A1; KR20080066767A; RU2382701C1; US20090274003A1; JP5000661B2; CN101300120A; CN101300120B; JP2009514704A; DE102005053907B4

Abstract

EXTRUSOR DE MúLTIPLOS EIXOS. A presente invenção refere-se a um extrusor em que os elementos de deslizamento (1) têm um perfil seccional transversal compreendendo arcos circulares correspondentes ao diâmetro máximo do elemento de deslizamento, o diâmetro do núcleo de elemento de deslizamento e a distância central dos elementos de deslizamento (1), o elemento de deslizamento (1) não tem conexão de eixo ao cubo na área do arco circular correspondente ao diâmetro do núcleo do elemento de deslizamento e/ ou é dotado em suas extremidades com segmentos de reforço (13,14).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "EXTRUSOR DE MÚLTIPLOS EIXOS".

A presente invenção refere-se a um extrusor tendo pelo menos dois eixos de suporte de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1.

Para conexão não giravelmente do eixo de suporte com os para- fusos ou elementos de deslizamento similares, conexões diferentes de eixo ao cubo são conhecidas.

Desse modo, DE-C 813 154 descreve uma máquina com dois eixos em que uma chaveta ou perfil quadrado é usado como uma conexão de eixo ao cubo. De acordo com DE 77 01 692 Ul um eixo ranhurado múlti- plo é usado como uma conexão de eixo ao cubo com uma ranhura integra- da, enquanto DE 27 50 767 A1 e EP 0 001 970 A1 descrevem eixos circula- res com três chavetas embutidas separadas com o mesmo ângulo de passo e EP 0 330308 A1 duas chavetas com ângulo de passo desigual. O que é usado principalmente, porém, é o eixo involuto, de acordo com DIN 5480.

Ainda, há descrita e comparada em "Konstruktionsbüçher", S- pringer-Verlag, 1984, páginas 210 e 211, uma variedade de conexões de eixo a cubo com encaixe de forma, com fechamento de forma direto e indire- to, com consideração dos fatores de entalhe por fadiga e resistência à fadi- ga, fundamental para o desenho da máquina. Contudo, o cubo tem uma es- pessura de parede constante nesses casos. Em um extrusor do tipo mencio- nado no preâmbulo da reivindicação 1, em que os elementos de parafuso ou elementos de deslizamento similares se entrelaçam intimamente em toda a circunferência, porém, o perfil axial do elemento de deslizamento é determi- nado por três arcos circulares correspondentes ao diâmetro externo do para- fuso, ao diâmetro de núcleo do parafuso e à distância central dos eixos (cf. EP 0 002 131 B1).

O eixo roscado mais econômico é aquele com o maior volume de transporte e, simultaneamente, o maior torque de entrada. A seção trans- versai total de um sistema transportador de parafuso é limitada pelo diâme- tro do furo de alojamento e a distância entre furos de alojamento adjacentes. Deve ser distribuído proporcionalmente através de quatro seções transver- sais de acordo com as exigências técnicas e possibilidades bem como a demanda. Para transporte do produto, a superfície de transporte livre é pri- meiro definida, a qual é determinada pelo diâmetro externo do elemento de parafuso e a profundidade de filete.

Isso também define o diâmetro de núcleo do elemento de para- fuso e a distância central em relação ao eixo de suporte adjacente. Em se- gundo lugar, o eixo de suporte requer a proporção de superfície utilizável calculada para condução axialmente do torque de eixo requerido para os elementos de deslizamento subseqüentes. Em terceiro lugar, a exigência de superfície construcionalmente necessária para transferência do torque simé- trico para o elemento de deslizamento deve ser levada em conta e, em quar- to lugar, a área seccional transversal restante do elemento de deslizamento em relação ao torque do eixo de suporte para um elemento de deslizamento confiável é deixado.

Cada eixo de suporte, que, em geral, tem um comprimento cor- respondente a pelo menos vinte vezes o diâmetro do furo do alojamento, tem uma multiplicidade de elementos de deslizamento deslizados sobre ele bem juntos. O torque mais alto possível que pode ser transmitido para o maior diâmetro do eixo de suporte utilizável calculado dTi determina crucial- mente o uso econômico do extrusor.

A eficiência e a economia de um extrusor, portanto, são determi- nadas pelo torque mais alto permissível a longo prazo ao mesmo tempo que o rendimento volumétrico mais alto do extrusor.

É descrito em "Kunststoffe" 2/2005, página 75, que o elemento de máquina limitador de desempenho de um extrusor de eixo roscado duplo é principalmente o diâmetro do núcleo de parafuso. Quanto mais profundos os elementos de parafuso são cortados, isto é, quanto maior é o aumento em volume livre dos elementos de parafuso, porém, menor a seção trans- versal restante para o diâmetro do núcleo do parafuso e a conexão de eixo ao cubo associada será. O problema é visto aqui na resistência da raiz de dente do DIN ou um perfil similar, de modo que um denteamento assimétrico é proposto para melhor transmissão de força e distribuição de tensão. À par- te a produção elaborada do denteamento assimétrico, o desempenho desse extrusor também é ainda mais aumentável.

É o objetivo da invenção aumentar substancialmente o rendi- mento volumétrico de um extrusor em torque igual.

Isso é obtido de acordo com a invenção pelo extrusor caracteri- zado na reivindicação 1. Modalidades vantajosas da invenção são feitas nas sub-reivindicações.

De acordo com a invenção, a profundidade de filete do elemento de deslizamento de transporte ou similar é aumentada em alta transmissão de torque da conexão de eixo ao cubo. Isto é, em distância central igual, o diâmetro externo do elemento de deslizamento é maior e o diâmetro do nú- cleo do elemento de deslizamento reduzido pela mesma medição, o que aumenta consideravelmente a superfície de transporte livre do elemento de transporte ou superfície de trabalho do elemento de trabalho e, assim, o de- sempenho do extrusor.

Para essa finalidade, o elemento de deslizamento cuja seção transversal compreende três arcos circulares de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1 é (1) configurado na área do arco circular correspondente ao diâmetro de núcleo de elemento de deslizamento, sem uma conexão de eixo ao cubo, com contato plano contra o eixo de suporte e/ ou (2) dotado em suas extremidades com segmentos de reforço.

O elemento de deslizamento tem a menor espessura de parede na área do arco circular correspondente ao diâmetro de núcleo do elemento de deslizamento. Quando o eixo transmite um torque, o referido eixo se torce mais do que os elementos de deslizamento, que são mais duros e torcional- mente mais rígidos do que o eixo. O elemento de deslizamento, portanto, absorve essa força na área particular do eixo. Com essa transmissão de for- ça, as extremidades na espessura menor do elemento de deslizamento são expostas à carga mais forte.

Isto é, é necessário manter pelo menos uma espessura de pare- de mínima do elemento de deslizamento na área do arco circular com o diâ- metro do núcleo de elemento de deslizamento. Isso é obtido na invenção pelo fornecimento de nenhuma trans- missão de força da conexão de eixo ao cubo nesta área. Desse modo, a á- rea seccional transversal que a conexão de eixo ao cubo de outro modo o- cupa nesta área pode ser adicionada à área seccional transversal do ele- mento de deslizamento nesta área e, assim, a profundidade de filete, conse- qüentemente, aumentada, sem prejudicar a resistência do eixo de suporte.

Uma vez que o diâmetro utilizável do eixo de suporte dTi não muda, não há redução do torque transmissível.

Um eixo de suporte configurado de acordo com a invenção pode ser produzido de maneira simples pela remoção do denteamento do eixo, por exemplo, por esmerilhamento, e um eixo de suporte convencional, por exemplo, um eixo involuto conforme de acordo com DIN 5480, na área con- tra a qual o elemento de deslizamento fica com sua área mais fina, corres- pondente ao arco circular do diâmetro do núcleo do elemento de desliza- mento.

A superfície com a qual o eixo de suporte e o elemento de desli- zamento se encaixam na área do elemento de deslizamento com o arco cir- cular correspondente ao diâmetro do núcleo do elemento de deslizamento pode ser uma superfície curvada em um arco circular, ou uma superfície plana, isto é, uma correspondente em seção transversal a uma linha reta.

Adicionalmente e no caso de elementos de deslizamento de iní- cio único pode ser reforçado em suas extremidades por segmentos de refor- ço, de preferência, anulares, a fim de absorver as grandes forças descritas acima que ocorrem nas extremidades do elemento de deslizamento com a transmissão de torque.

O fluxo de produto é reduzido pelos segmentos de reforço, mas esse efeito é parcial e assim, não representa qualquer parte na prática.

Como os cálculos e os experimentos mostraram, o extrusor da invenção pode aumentar o rendimento volumétrico em cerca de 30% em torque igual.

Além disso, a invenção aumenta a superfície de vedação, impe- dindo o material de penetrar entre os elementos de deslizamento e o eixo e lá craquear.

A conexão de eixo ao cubo no extrusor da invenção, de prefe- rência, é constituída por uma conexão de eixo involuta, serrilhada ou ranhu- rada. Conexões adequadas têm provado ser, em particular, aquelas em que os rasgos de chaveta no elemento de deslizamento e os dentes do arco de eixo de configuração arredondada.

O extrusor da invenção tem pelo menos dois eixos de suporte, mas pode ter, também, um número substancialmente maior de eixos de su- porte. O extrusor pode, assim, ter, por exemplo, pelo menos três eixos para- lelos ao eixo geométrico do extrusor e dispostos em uma cavidade de um alojamento de extrusor ao longo de um círculo ou arco circular em distância ângulo - central igual, o alojamento do extrusor sendo dotado nos lados ra- dialmente interiores e exteriores da cavidade com segmentos côncavos cir- culares, paralelos ao eixo geométrico do extrusor com os elementos de des- lizamento sendo guiados nos referidos segmentos . A cavidade também po- de ser de configuração anular. Esse extrusor é descrito, por exemplo, em EP 0 788 867 B.

O elemento de deslizamento de transporte é constituído, em par- ticular, por um elemento de parafuso, o elemento de deslizamento de traba- lho, por exemplo, por um elemento de parafuso de realimentação com uma direção oposta de rosca, um bloco misturador, uma bolha ou um disco den- tado. Também é possível proporcionar elementos de deslizamento tendo uma porção de transporte e uma de trabalho.

Daqui em diante a invenção será explicada em mais detalhes à guisa de exemplo, com referência ao desenho anexo. Nele são mostrados: a figura 1 é o perfil transversal de dois elementos de parafuso entrelaçantes na circunferência em um extrusor de eixo duplo;

as figuras 2 e 3 mostram uma vista lateral e uma vista frontal de um elemento de deslizamento de acordo com uma primeira modalidade;

as figuras 4 e 5 mostram uma vista em perspectiva e uma vista frontal de um elemento de deslizamento de acordo com uma segunda moda- lidade; e as figuras 6, 7 e 8 mostram uma vista lateral, uma vista frontal e uma vista em perspectiva de um elemento de deslizamento de acordo com uma terceira modalidade

Conforme mostrado na figura 1, dois elementos de deslizamento entrelaçantes 1 têm uma área de perfil transversal ou seccional transversal 2, que é limitada por arcos circulares A-B, E-F e Α-E. O arco circular A-B tem um diâmetro correspondente ao diâmetro máximo DA do elemento de desli- zamento, o arco circular E-F tem um diâmetro correspondente ao diâmetro do núcleo Dk do elemento de deslizamento e o arco circular A-E um diâme- tro cujo raio corresponde, no máximo, à distância central Ax dos dois ele- mentos de deslizamento combinados 1.

O elemento de deslizamento 1 tem um denteamento interno 3 encaixado pelo eixo de suporte 4 com seu denteamento externo 5. O ele- mento de deslizamento, desse modo, tem uma superfície de transporte livre 6, que é determinada pelo diâmetro DA e pela profundidade do filete. Ainda, a proporção de superfície 7 para a conexão de eixo ao cubo é necessária, o que resulta de dTA e dTi.

De acordo com as figuras 2 e 3, o elemento de deslizamento 1, configurado como um elemento de parafuso, tem, igualmente, um dentea- mento interno 3, encaixado pelo eixo de suporte 4, tudo em torno, com seu denteamento externo 5. Um denteamento involuto é proporcionado aqui. Em ambas as extremidades do elemento de deslizamento 1 há um segmento de reforço anular 8, 9, proporcionado em cada extremidade.

Na modalidade de acordo com as figuras 4 e 5, o elemento de deslizamento de dois inícios 1 é configurado sem uma conexão de eixo ao cubo na área fina 11, 12, correspondendo ao arco circular E-F. Isto é, o ele- mento de deslizamento 1 e o eixo de suporte 4 são de configuração uniforme e encaixados juntos no setor correspondente ao arco circular E-F. Os rasgos de chaveta do denteamento involuto 3, assim, se estendem nas extremida- des apenas nas áreas de paredes espessas do elemento de deslizamento 1 correspondente aos arcos circulares A-E e A-B. Isto é, as áreas 11 e 12 não são enfraquecidas por rasgos de chaveta nas extremidades. Os denteamen- tos 3 têm quatro dentes, em cada caso, em ambos os lados das áreas finas 11, 12, isto é, nas áreas opostas aos arcos circulares A-B, pelo que cinco ranhuras do eixo de suporte 4 encaixam cada um dos dois denteamentos 3. Isto é, a transmissão de torque ocorre com dois grupos de quatro dentes e cinco ranhuras cada, pelo que a distância de um grupo para o outro é maior do que a de dente a dente ou de ranhura à ranhura de um grupo.

Na modalidade de acordo com as figuras de 6 a 8, as áreas do elemento de deslizamento de início único, correspondendo ao arco circular E-F são configuradas, primeiramente, sem uma conexão de eixo ao cubo e anéis de reforço 13, 14 sendo configurados como anéis concêntricos. Além disso, a conexão de eixo ao cubo é configurada concentricamente ao eixo geométrico do eixo de suporte, como de acordo com as figuras 4 e 5. O eixo de suporte 4 é, assim, executado de modo que as áreas configuradas uni- formemente do elemento de deslizamento 1 correspondem ao mesmo.

Claims

1. Extrusor tendo pelo menos dois eixos de suporte axialmente paralelos (4) com elementos de deslizamento (1) configurados como ele- mentos de transporte e/ ou de trabalho, deslizados sobre os mesmos, anti- rotacionalmente, por uma conexão de eixo ao cubo, os referidos elementos encaixando com os eixos adjacentes (4), pelo que pelo menos alguns dos elementos de deslizamento (1) têm um perfil seccional transversal (2) com- preendendo arcos circulares (A-B, E-F e Α-E) correspondendo ao diâmetro máximo de elemento de deslizamento (D), o diâmetro de núcleo do elemento de deslizamento (d) e no máximo a distância central (Ax) dos elementos de deslizamento (1), caracterizado pelo fato de o elemento de deslizamento (1) ser configurado, na área do arco circular (E-F) correspondendo ao diâmetro do núcleo (d) do elemento de deslizamento, sem transmissão de torque da conexão de eixo ao cubo com contato plano ou parcialmente plano contra o eixo de suporte (4) e dois grupos de pelo menos duas ranhuras ou dentes cada um são proporcionados para transmissão de torque, a distância de grupo a grupo sendo maior do que de dente a dente.

2. Extrusor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de cada um dos dois grupos ter pelo menos três dentes.

3. Extrusor, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de o elemento de deslizamento (1) ficar plano ou parcialmente pla- no contra o eixo de suporte (4) na forma de um arco circular ou linha reta na área sem uma conexão de eixo ao cubo.

4. Extrusor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o segmento de reforço (8, 9; 13,14) é de configuração anular.

5. Extrusor, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de o segmento de reforço ser configurado como um anel concêntrico (8, 9) ou como um anel alargado em forma de carne (13,14).

6. Extrusor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a conexão de eixo ao cubo ser uma conexão de eixo involuto, dente- ado ou ranhurado.

7. Extrusor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de os elementos de transporte serem constituídos por elementos trans- portadores de parafuso e os elementos de trabalho por elementos de para- fuso com uma direção oposta de rosca, blocos misturadores, bolhas ou dis- cos denteados.

8. Extrusor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de uma conexão de eixo multi-ranhurado, que é apenas parcialmente eficaz na circunferência, ser proporcionada para transmissão de torque.

9. Extrusor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o segmento de reforço (8, 9; 13, 14) ser executado com um diâmetro que é maior do que o diâmetro do núcleo do elemento de deslizamento (Dk) e corresponde, no máximo, à distância central (Ax).