ES2223873T3 - Dispositivo de dosificacion. - Google Patents

Dispositivo de dosificacion.

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ES2223873T3 ES01941306T ES01941306T ES2223873T3 ES 2223873 T3 ES2223873 T3 ES 2223873T3 ES 01941306 T ES01941306 T ES 01941306T ES 01941306 T ES01941306 T ES 01941306T ES 2223873 T3 ES2223873 T3 ES 2223873T3
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Abstract

Un dispositivo de dosificación (1) para mezclar un aditivo (3) en un flujo básico, que comprende: - un conducto (6) para el flujo básico (5); - una entrada (9) para suministrar el aditivo al conducto; - un contenedor (2) para el aditivo conectado a la entrada a través de un mecanismo de dosificación (10), y que tiene un accionamiento controlable (12) para la descarga del aditivo en la entrada; - medios de pesar (14) para determinar el peso del aditivo; y - un control (13) para el accionamiento que está acoplado a los medios de pesar, para establecer una descarga dosificada de aditivo en el flujo básico; caracterizado porque: el mecanismo de dosificación (10) está acoplado en forma holgada a la entrada y está soportado por los medios de pesar (14) conjuntamente con el contenedor (2) para pesar el aditivo en el mecanismo de dosificación y en el contenedor.

Description

Dispositivo de dosificación.
La presente invención está relacionada con un dispositivo de dosificación para añadir un aditivo a un flujo básico. Dichos dispositivos de dosificación son conocidos en general, mediante los cuales puede añadirse un tinte a una materia prima para un proceso de extrusión, con el fin de proporcionar el producto terminado con un color determinado.
En dichos dispositivos de dosificación conocidos se utiliza usualmente una construcción rígida para configurar un contenedor para el aditivo. Pueden colocarse entonces medios de pesar entre la construcción rígida y el contenedor para el aditivo.
Un inconveniente de la técnica conocida es que dichas construcciones son usualmente complejas en forma innecesaria, particularmente cuando tiene lugar un estrechamiento en el conducto para el flujo básico de materia prima en la dirección del flujo con antelación a la operación de seguimiento. En este caso es deseable mantener lo más pequeña posible la distancia a través de la cual tiene que desplazarse el aditivo para la dosificación mediante un mecanismo de dosificación. Esto es deseable con el fin de obtener la respuesta más rápida posible ante un cambio en la operación del mecanismo de dosificación, por ejemplo si se controla un accionamiento que coactúe con el mecanismo de dosificación para una tasa de dosificación más alta o más baja mediante un control conectado a los medios de pesar.
La presente invención tiene por objeto evitar al menos lo anteriormente expuesto y posiblemente también otros problemas de los dispositivos de dosificación conocidos, para cuyo fin se proporciona un dispositivo de dosificación, que se distingue, de acuerdo con la invención, por la combinación de medidas de acuerdo con la reivindicación principal.
De acuerdo con la presente invención, el dispositivo de dosificación tiene una construcción sencilla y elegante con la cual es posible una dosificación de precisión.
Los medios de pesar comprenden preferiblemente una compensación para el desplazamiento del centro de gravedad del dispositivo de dosificación con el aditivo del mismo. Dicha realización preferida es particularmente favorable con respecto al estrechamiento descrito anteriormente en el conducto para el flujo básico, en el que el contenedor puede tener una forma correspondiente con este estrechamiento. Esto para mantener de nuevo lo más pequeña posible la distancia entre el contenedor para el aditivo y el conducto para el flujo básico, y también por tanto el mecanismo de dosificación. Conforme cae el nivel de aditivo en el contenedor, tiene lugar un desplazamiento del centro de gravedad, el cual en una configuración en la que el mecanismo de dosificación está conectado a la entrada a través de los medios de pesar, tiene influencia en el peso que se ha pesado utilizando los medios de pesar. Este es particularmente el caso de cuando el contenedor no está soportado totalmente por los medios de pesar, pero en que los medios de pesar forman realmente una conexión entre la entrada y el mecanismo de dosificación. Proporcionando a los medios de pesar dicha mencionada compensación, se obtiene una compensación de una medida fiable del peso de al menos el contenedor y el aditivo en todo momento, así como también una determinación del flujo de salida en una operación establecida del mecanismo de dosificación, de forma que sea posible una dosificación de precisión, independientemente de cualquier desplazamiento o desviación del centro de gravedad del contenedor con el aditivo en una dirección lateral.
Los medios de pesar pueden estar diseñados con diferentes formas, por ejemplo como una célula de carga, la cual sea por ejemplo una célula de carga descentrada, la cual es un tipo de célula de carga que comprende una compensación de la distancia a la carga del peso, dentro de limites conocidos por adelantado, tales como la dimensión de una plataforma de pesar que se extienda desde la célula de carga para llevar a cabo la carga del peso para pesar.
Un dispositivo de dosificación de acuerdo con la invención tiene preferiblemente la característica de que la entrada comprende una parte de cuello, a través de la cual se extiende el conducto, y una abertura que forma la entrada para recibir en forma holgada en la misma una salida del mecanismo de dosificación. Se asegura así que el contacto entre el mecanismo de dosificación y la abertura no pueda tener efectos adversos sobre la medida por los medios de pesar, puesto que se evita dicho contacto.
En una realización preferida adicional, el dispositivo de dosificación de acuerdo con la invención tiene la característica de que el mecanismo de dosificación comprende un tornillo sin fin en un cilindro, el cual está conectado al accionamiento y que forma un cilindro de dosificación, en donde el tornillo sin fin y el cilindro forman una unidad. Sorprendentemente, dicho cilindro de dosificación se ha encontrado que tiene una característica de dosificación predecible muy fácilmente, aunque en muchos casos presenta una relación no lineal entre la velocidad de rotación del cilindro de dosificación y la descarga del mismo en masa por unidad de tiempo. Cuando éstas se conocen por adelantado, dichas características predecibles fácilmente son muy útiles para ajustar el control que sirve para gestionar el accionamiento sobre la base de los datos de medida de los medios de pesar. Dichas características predecibles fácilmente, las cuales son co-dependientes de las propiedades del material del aditivo utilizado en un momento en particular y que pueden determinarse por experimentación, pueden utilizarse para obtener una descarga deseada del aditivo en el flujo básico. Las fluctuaciones muy ligeras, por ejemplo en las propiedades del material, afectarán a la descarga si se ajusta automáticamente sobre la base de una característica predeterminada. En una realización preferida adicional se proporciona por tanto un control, el cual está adaptado para incorporar con un algoritmo corrector una descarga dosificada ajustable, mediante el ajuste de la velocidad de rotación del cilindro de dosificación provocada por el accionamiento motriz, sobre la base de determinaciones del peso efectuadas por los medios de pesar. Las características del cilindro de dosificación conocidas por adelantado pueden ser utilizadas en este caso sobre la base de las propiedades del material del aditivo, mediante la dosificación con el fin de utilizar una excelente primera aproximación de la velocidad de rotación deseada, a fin de obtener una descarga dosificada, aplicándose después el algoritmo corrector para obtener un ajuste preciso de la descarga deseada dosificada.
Se describirá la invención a continuación con referencia a las figuras adjuntas, en las que:
la figura 1 muestra una vista en perspectiva en corte seccional parcial de un dispositivo de dosificación de acuerdo con la presente invención; y
la figura 2 muestra una característica asociada con el mecanismo de dosificación mostrado en la figura 1, para un aditivo determinado.
El dispositivo de dosificación 1 mostrado en la figura 1 comprende un contenedor 2 para el aditivo 3, el cual puede ser introducido en el contenedor 2 utilizando una tapa de llenado 4. El aditivo 3 tiene que ser añadido a un flujo básico 5, el cual circula a través del conducto 6. La mezcla del flujo básico 5 y el aditivo 3 añadido a la misma se transporta en la dirección de la flecha A hacia un dispositivo de procesamiento adicional 7, por ejemplo una máquina de moldeado por inyección o bien una extrusora.
El conducto 6 desemboca en una parte de cuello 8 con una entrada 9 para la entrada del aditivo 3. Colocado en la entrada 9 se encuentra un mecanismo de dosificación 10, el cual comprende un cilindro de dosificación 11 para desplazar el aditivo 3 del contenedor 2 hacia la parte del cuello 8.
El cilindro de dosificación 11 está conectado a un motor 12, por ejemplo un motor paso a paso, el cual está accionado mediante el control 13, el cual está conectado a su vez a una célula de carga 14 del tipo de punto único, que forma los medios de pesar, y que comprenden una compensación para desplazar el centro de gravedad del contenedor con el aditivo 3 dentro. Se envía una señal representativa del peso pesado del contenedor 2 con el aditivo 3 hacia el control 13 por la célula de carga 14, que puede ser una célula de carga descentrada. El control 13 procesa los datos que llegan de la célula de carga 14 y controla el motor 12 sobre la base del mismo, por lo que puede llevarse a cabo si se desea una velocidad de rotación más alta o más baja del cilindro de dosificación 11. El motor forma así una unidad de accionamiento, controlable por el control, para el mecanismo de dosificación formado por el cilindro de dosificación 11.
La célula de carga 14 forma la conexión entre la parte del cuello 8 y el contenedor 2. El cilindro de dosificación 11 sobresale en forma holgada dentro de la entrada 9 en la parte del cuello 8. Debido a la tolerancia entre el cilindro de dosificación 11 y la entrada 9 de la parte del cuello 8, puede obtenerse una medida fiable utilizando la célula de carga 14 con respecto al peso del contenedor 2 y del aditivo 3 en el mismo. La tolerancia, no obstante, es tan pequeña que no se produce ninguna pérdida de material en el flujo básico o en el aditivo.
El contenedor 2 tiene una forma acorde con la forma estrechada del conducto 6. De esta forma, el cilindro de dosificación 11 puede mantenerse corto, conjuntamente con la distancia entre el contenedor y la parte del cuello. Un cambio en la velocidad de rotación del cilindro de dosificación 11 conseguido con el motor 12 tiene por tanto un resultado prácticamente inmediato, y la configuración es compacta y sencilla. Debido a la forma del contenedor 2 correspondiente con el estrechamiento en el conducto 6, el centro de gravedad del contenedor 2 con el aditivo 3 en el mismo se desplaza en dirección hacia abajo en forma oblicua, conforme se añada más aditivo 3 en el flujo básico 5 con el mecanismo de dosificación. Dicho desplazamiento lateral del centro de gravedad del contenedor 2 con el aditivo 3 da lugar a un momento de un par de fuerzas de cambio, lo cual influiría en la medida con la célula de carga 14. De acuerdo con la presente invención, no obstante, la célula de carga 14 está provista de una compensación para dicho desplazamiento.
Tal como se expuso anteriormente, dicha célula de carga es por ejemplo una célula de carga descentrada. Pueden utilizarse otras células de carga compensadas para dichos desplazamientos en los centros de gravedad, o bien otros medios de pesar que no sean sensibles a dichos desplazamientos. Sobre la parte del cuello 8, por ejemplo, se encuentra montada una plataforma sobre la cual descansa el contenedor de una forma independiente con más escalas convencionales entre la plataforma y el contenedor 2.
La célula de carga descentrada mencionada es activa dentro de un rango predeterminado, la cual por ejemplo forma una plataforma de dimensiones conocidas. Dicha plataforma es por ejemplo de 400 mm x 400 mm. Dicha plataforma puede estar físicamente presente o bien como en el caso de la figura 1, formada por el fondo del contenedor 2. La mencionada célula de carga descentrada puede pesar con mucha precisión con un error total del orden de una magnitud de 0,01% o incluso menor. Es posible por tanto una dosificación muy precisa.
El cilindro de dosificación 11 comprende un tornillo helicoidal 15 que está acoplado a un eje motor 17, el cual está acoplado a su vez al motor 12. En torno al tornillo helicoidal 15 se encuentra dispuesto un cilindro que está configurado en forma fija sobre el tornillo helicoidal 15 y formando una unidad con el mismo. El cilindro 16 coopera de esta forma con el tornillo helicoidal 15 bajo la acción motriz del motor 12.
En esta construcción la característica del mecanismo de dosificación 10 presenta una no linealidad en la relación entre la descarga en masa por unidad de tiempo y la velocidad de rotación del motor 12 impuesta sobre el mecanismo de dosificación 10. Dicha característica no lineal está representada gráficamente en la figura 2, para un tipo específico de aditivo 3. La característica mostrada en la figura 2 tendrá una progresión distinta para un aditivo distinto 3 con otras propiedades del material. La no linealidad de esta característica está relacionada con la configuración del cilindro de dosificación 11, donde el cilindro 16 y el tornillo helicoidal son fijos entre sí.
Para una descarga deseada Y, se dan dos posibilidades de la misma en la figura 2, pudiendo ser introducidas en el control 13 con el fin de controlar el motor 12, por ejemplo un motor por pasos, sobre la base del mismo. Sobre la base del conocimiento previo y quizás de una característica de un aditivo específico 3, se efectúa una estimación X de una velocidad de rotación deseada. En el caso del valor mayor de dos valores Y en la figura 2, se crea no obstante un error de estimación, por ejemplo debido a la variación en las propiedades del material obtenidas a partir del fabricante. Para una velocidad de rotación X anticipada para su asociación con el valor Y, se calcula el resultado de una descarga más alta que Y. Sobre la base de los resultados de la medida del peso del contenedor 2 con el aditivo 3 en el mismo, el control 13 proporciona por tanto el ajuste de la velocidad de rotación mediante el motor paso a paso 12, en el que la velocidad de rotación se reduce al valor X', en donde se encuentra el valor deseado de la descarga Y. Una situación similar se crea en el valor inferior de los dos valores Y en la figura 2, en donde la velocidad de rotación, no obstante, tiene que ser incrementada desde X a X', con el fin de obtener el valor deseado de la descarga Y. Para la velocidad de rotación X anticipada sobre la base del conocimiento previo, se obtuvo una descarga inferior a la descarga deseada Y.
Será evidente que son posibles muchas alternativas y realizaciones adicionales dentro del alcance de la presente invención, cuyo alcance de la invención se encuentra definido en las reivindicaciones adjuntas. Es posible por ejemplo, como alternativa al uso de células de carga, utilizar también otras construcciones, y realizar no obstante una configuración compacta con la distancia más corta posible entre el contenedor y la parte del cuello, y dentro del mismo contexto la longitud más corta posible del mecanismo de dosificación. Adicionalmente, pueden estar provistos medios de llenado, que cuando se haya alcanzado un nivel bajo en el contenedor, automáticamente lleven a cabo el rellenado del contenedor con aditivo. Si el control opera de forma integrante, dichas operaciones de rellenado tendrán que tenerse en cuenta debido a la discontinuidad en los resultados de la medición asociados. Para el técnico especializado en este campo técnico será posible tomar dichas medidas sin dificultad. Por el contrario, con respecto a la configuración mostrada en la figura 1, la célula de carga puede estar configurada en el lado de la parte del cuello, y en el lado del contenedor. Es posible además que se aplique una célula de carga más, y por ejemplo pueda aplicarse el resultado de la medida combinada de las células de carga. Puede disponerse además una amortiguación con el fin de suprimir o amortiguar las vibraciones que podrían alterar las medidas. Dicha amortiguación puede diseñarse como un elemento en forma de fuelles bajo la célula de carga, en donde por ejemplo puede disponerse un fluido amortiguador, tal como aceite, agua, etc. En este caso no es deseable para el amortiguamiento el "soportar" la célula de carga de forma tal que quede reducido el resultado de la medida, aunque en la aplicación de acuerdo con la invención, la disminución de peso es de particular importancia, puesto que la velocidad de la medida es también un factor importante en una operación deseada del dispositivo de dosificación. La amortiguación puede estar dispuesta cerca de la parte del cuello, pero se espera que sea más efectiva si se coloca cerca del contenedor debajo de la célula de carga. Son posibles también otras variantes y alternativas de acuerdo con la invención, no sólo citadas en lo anteriormente expuesto sino en las reivindicaciones anteriores.

Claims (7)

1. Un dispositivo de dosificación (1) para mezclar un aditivo (3) en un flujo básico, que comprende:
-
un conducto (6) para el flujo básico (5);
-
una entrada (9) para suministrar el aditivo al conducto;
-
un contenedor (2) para el aditivo conectado a la entrada a través de un mecanismo de dosificación (10), y que tiene un accionamiento controlable (12) para la descarga del aditivo en la entrada;
-
medios de pesar (14) para determinar el peso del aditivo; y
-
un control (13) para el accionamiento que está acoplado a los medios de pesar, para establecer una descarga dosificada de aditivo en el flujo básico;
caracterizado porque:
el mecanismo de dosificación (10) está acoplado en forma holgada a la entrada y está soportado por los medios de pesar (14) conjuntamente con el contenedor (2) para pesar el aditivo en el mecanismo de dosificación y en el contenedor.
2. Un dispositivo según la reivindicación 1, en el que los medios de pesar (14) comprenden una compensación para el desplazamiento del centro de gravedad del contenedor con el aditivo en el mismo.
3. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que los medios de pesar comprenden una célula de carga (14).
4. Un dispositivo según las reivindicaciones 2 y 3, en el que la célula de carga (14) es del tipo descentrado.
5. Un dispositivo de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que la entrada comprende una parte del cuello (8), a través de la cual se extiende el conducto (6), y con una abertura que forma la entrada (9) para recibir en forma holgada en la misma una salida del mecanismo de dosificación (10).
6. El dispositivo según una o más de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el mecanismo de dosificación (10) comprende un tornillo sin fin en un cilindro, el cual está acoplado al accionamiento y formando un cilindro de dosificación (11), en el que el tornillo sin fin y el cilindro forman una unidad.
7. Un dispositivo según la reivindicación 6, en el que la característica de la descarga en masa por unidad de tiempo con respecto a la velocidad de rotación del cilindro de dosificación (11) es no lineal y el control (13) está adaptado para realizar con un algoritmo corrector una descarga dosificada ajustable mediante el ajuste de la velocidad de rotación del cilindro de dosificación causada por el accionamiento sobre la base de determinaciones del peso efectuadas por los medios de pesar.
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