ES2245751T3 - Bomba de engranajes para el transporte de polimeros y elastomeros. - Google Patents

Abstract

Bomba (1) para el transporte de masas fundidas de polímeros y/o elastómeros, comprendiendo un par de engranajes (15, 16), uno de los cuales es un engranaje de impulsión y el otro un engranaje arrastrado, y un cuerpo de la bomba en el que están formados: - un conducto de entrada (7) para la introducción de dichas masas, - un conducto de salida (8) para la descarga de dichas masas y - un alojamiento central (11) que comunica con dichos conductos de entrada y salida (7, 8) y que está destinado a recibir dicho par de engranajes (15, 16) montados en respectivos ejes (18), para transportar dichas masas desde el conducto de entrada (7) al conducto de salida (8), consistiendo dicho cuerpo de bomba en dos partes (2, 2'') que se pueden montar entre sí, comprendiendo cada una de las partes de dicho cuerpo de bomba dos orificios pasantes (14) que comunican con dicho alojamiento central (11), de manera que los dos ejes mencionados (18) de dichos engranajes (15, 16) están soportados con capacidad de rotación, respectivamente, en dicho par de orificios opuestos entre sí (14) de dichas dos partes (2, 2'') del cuerpo de la bomba, caracterizada porque dichas dos piezas del cuerpo de la bomba comprenden, respectivamente, dos medios cuerpos (2, 2'') sustancialmente simétricos entre sí, de manera que se forman en cada medio cuerpo dos conductos sustancialmente semicilíndricos (7, 8) para la entrada/salida de la masa, que comunican con dicho alojamiento central (11) para recibir dichos engranajes.

Description

Bomba de engranajes para el transporte de polímeros y elastómeros.

La presente invención se refiere a una bomba de engranajes diseñada para su colocación en la parte de más arriba de un cabezal de extrusión para transportar masas fundidas de polímeros y/o elastómeros, y en particular materiales plásticos altamente degradables tales como PVC y similares.

Estas bombas sirven para compensar la irregularidad de flujo y de vibraciones provocadas en el material por el sello de extrusión de una extrusionadora, a efectos de tener un flujo constante de material fundido procedente de la bomba, para obtener un producto terminado de alta calidad que cumple con tolerancias estrictas.

Son conocidas en la técnica las bombas para materiales plásticos extursionados no degradables, es decir, para productos que no dan lugar a problemas de degradación en el caso de estancamiento del material dentro de la bomba. Esos tipos de bomba son bombas volumétricas que proporcionan control de la duración de flujo y de la presión, a efectos de asegurar un volumen de salida constante de producto.

Dichas bombas de tipo conocido comprenden, en general, un cuerpo de bomba que consiste en un cuerpo único, sustancialmente paralelepipédico, que tiene un conducto de entrada para la introducción del material y un conducto de salida para la descarga del material. Los conductos de entrada y salida comunican con una cámara o asiento central que recibe un par de engranajes para transportar el material desde el conducto de entrada al conducto de salida de la bomba.

La cámara central de los engranajes está abierta transversalmente al exterior para permitir la inserción de los engranajes. Como consecuencia, unos soportes cilíndricos o cojinetes que soportan con capacidad de rotación los ejes de los engranajes están montados en el cuerpo de la bomba para soportar dichos engranajes.

Entre cada cojinete y su asiento formado en el cuerpo de la bomba, se forman bordes agudos en los que se infiltra el material transportado por la bomba. En dichos bordes agudos el material se estanca y llega a la combustión. Como resultado de ello, el material que pasa por la bomba arrastra la suciedad y materias quemadas procedentes del material que se había estancado.

Este inconveniente es acentuado por el hecho de que las bombas de engranajes son, en general autolubrificadas con el mismo material manipulado por la bomba, que pasa por los intersticios entre los ejes de los engranajes y los cojinetes que soportan dichos ejes.

Lo anterior demuestra un serio inconveniente, especialmente en el caso de materiales altamente degradables, tales como PVC. En realidad, en el producto terminado que sale de la bomba, se puede observar una tira de color oscuro debido al contacto con el material que se ha estancado en la bomba. Dicha tira o banda de color oscuro es inaceptable, por ejemplo, para materiales plásticos transparentes. Además, dicha banda o tira de color oscuro pone en marcha una rápida degradación de todo el material en contacto íntimo con el mismo, con el resultado de que, después de un corto periodo de tiempo, el producto terminado resulta inutilizable.

Por esta razón, los materiales plásticos degradables tales como PVC son extursionados directamente, sin utilización de bombas en la salida del husillo de extrusión y más arriba del cabezal de extrusión. Todo ello en detrimento de la calidad y de la exactitud de las tolerancias del producto terminado.

La Patente US 4 329 128 da a conocer una bomba para los materiales termoplásticos según el preámbulo de la reivindicación 1.

El objetivo de la presente invención consiste en superar los inconvenientes de la técnica anterior, dando a conocer una bomba para el transporte de masas fundidas de polímeros y elastómeros que es capaz de proporcionar un producto final de elevada calidad, consiguiendo tolerancias estrechas.

Otro objetivo de la presente invención consiste en dar a conocer una bomba para el transporte de masas fundidas de polímeros y elastómeros que es estructuralmente simple, y por lo tanto económica y fácil de fabricar.

Estos objetivos se consiguen de acuerdo con la invención mediante las características indicadas en la reivindicación independiente 1 adjunta.

En las reivindicaciones dependientes se dan a conocer realizaciones ventajosas de la invención.

La bomba para el transporte de masas fundidas de polímeros y/o elastómeros de acuerdo con la invención comprende un cuerpo de bomba dentro del cual se ha formado un conducto de admisión para la entrada de material, un conducto de salida para la descarga del mismo material, y un alojamiento central que comunica con los conductos de entrada y salida y que está destinado a recibir como mínimo una rueda dentada montada sobre un eje motorizado para el transporte del material desde el conducto de entrada hacia el conducto de salida.

La característica principal de la bomba según la invención está representada por el hecho de que el cuerpo de la bomba consiste en dos partes que se pueden montar entre sí. Cada parte del cuerpo de bomba comprende como mínimo un orificio pasante que comunica con la cámara central. De esta manera, como mínimo un eje de una rueda dentada está soportado con capacidad de rotación directamente dentro del par de orificios opuestos entre sí de las dos partes del cuerpo de bomba.

Con esta solución, se evita la utilización de cojinetes o de soportes cilíndricos montados en el cuerpo de la bomba para soportar con capacidad de rotación los ejes de las ruedas dentadas. Como consecuencia, en la bomba según la presente invención, se evitan los bordes agudos entre los soportes del eje de la bomba y el cuerpo de la bomba, en los que se estanca el material con el deterioro consiguiente de la calidad del producto final que sale del cabezal de extrusión y más abajo de la bomba.

Es evidente que la bomba según la presente invención puede ser utilizada, en particular, para polímeros altamente degradables, tales como PVC (Cloruro de Polivinilo), obteniendo un producto final que tiene buena calidad y características estrechas de tolerancia.

Otras características de la invención quedarán más claras por la descripción detallada siguiente, que hace referencia a una realización puramente a título de ejemplo y por lo tanto no limitativa de la invención, que se ha ilustrado en los dibujos adjuntos, en los cuales:

la figura 1 es una vista en perspectiva, con las piezas desmontadas, de una bomba para transportar bases fundidas de polímeros y elastómeros, de acuerdo con la invención;

la figura 2 es una vista en perspectiva, explosionada de la bomba de la figura 1, vista desde otro punto de observación;

la figura 3 es una vista en perspectiva de la bomba de la figura 1, en situación de montaje;

la figura 4 es una vista en perspectiva de la bomba de la figura 3, seccionada a lo largo del plano de corte IV-IV de la figura 3, en la que no se han seccionado los engranajes de la bomba;

la figura 5 es una vista en sección de una rueda dentada de la bomba según la invención, mostrando el perfil de los dientes de la rueda dentada.

La bomba de acuerdo con la presente invención, indicada en su conjunto con el numeral de referencia (1), se describe con ayuda de las figuras.

La bomba (1) comprende un cuerpo de bomba sustancialmente paralalepipédico que consiste en dos mitades (2), (2'), sustancialmente idénticas y capaces de ser montadas entre sí. Para mayor calidad, la primera mitad (es decir, la correspondiente al lado izquierdo con referencia a las figuras) se indicará a continuación con el numeral (2) y la segunda mitad (es decir, la de la parte derecha con referencia a las figuras) se indicará con el numeral (2'). Además, dirección de entrada/descarga del material hacia dentro/en salida de la bomba (1) se indicará con una dirección axial.

La primera mitad del cuerpo (2) tiene orificios transversales pasantes (3) periféricamente para recibir tornillos o tuercas (4) que se acoplan en orificios roscados (5) dispuestos en el medio cuerpo (2'). De esta manera, los dos medios cuerpos (2), (2') pueden ser montados uno en el otro.

Los dos medios cuerpos (2), (2') presentan axialmente una abertura de entrada (7) y una abertura de salida (8), sustancialmente semicilídrica. De esta manera, cuando las dos mitades (2), (2') del cuerpo son acopladas entre sí, definen un conducto de entrada cilíndrico (7) para la entrada del material y un conducto de salida cilíndrico (8) para descarga del mismo. Las aberturas de entrada y salida (7) y (8) tienen perfiles internos redondeados (12) para evitar la presencia de bordes agudos de manera que el material procesado puede quedar estanco.

En la superficie externa de cada medio cuerpo, alrededor de la abertura de entrada (7) y de la abertura de salida (8), se ha definido una zona saliente o resalte semitoroidal (9) con orificios (10) para la fijación de la bomba (1). Los dos resaltes (9) de las dos mitades (2), (2') del cuerpo montadas entre sí forman un resalte toroidal alrededor de los respectivos conductos de entrada y salida (7), (8).

Las aberturas de entrada y salida (7), (8) de cada medio cuerpo (2), (2') comunican con una cámara o alojamiento central (11) que tiene forma sustancialmente elíptica en sección axial. Entre las aberturas de entrada y de salida (7) y (8) y la cámara central (11) se han formado conexiones redondeadas (13) para evitar bordes agudos en los que se podría estancar el material.

En cada asiento central (11) de cada medio cuerpo se forman dos orificios pasantes (14) que tienen una conexión periférica redondeada (17) con el asiento central (11) para evitar bordes agudos en los que se pudiera estancar el material. Los orificios transversales pasantes (14) reciben un par de engranajes (15) y (16), de los que (15) es el engranaje de arrastre o impulsión conectado a un motor y (16) es la rueda dentada arrastrada o conducida.

Cada una de las ruedas dentadas (15) y (16) comprende un eje sustancialmente cilíndrico (18) en el que se ha dispuesto un dentado (19) en forma de un piñón. El dentado (19) de la rueda dentada de impulsión (15) y de la rueda arrastrada (16) se acoplan entre si dentro del alojamiento central (11) de los medios cuerpos (2), (2').

El eje (18) de cada una de las ruedas dentadas (15), (16) está soportado con capacidad de rotación directamente en los respectivos orificios (14) de los medios cuerpos (2), (2'), sin necesidad de proporcionar otros soportes o cojinetes montados en el cuerpo de la bomba que den lugar bordes agudos en los que se estanca el material.

Un extremo (39) del eje (18) de rueda dentada de impulsión (15) sobresale hacia afuera desde la primera mitad del cuerpo (2) que se debe conectar a un eje de impulsión o a una transmisión de un motor (no mostrada en las figuras) que proporciona a la rueda dentada de impulsión (15) el movimiento de rotación alrededor de su propio eje. Como resultado de ello, la rueda dentada de impulsión (15) pone en rotación la rueda dentada arrastrada (16), con intermedio del dentado (19) de las ruedas dentadas, siendo distribuido el material plástico fundido que entra en el conducto de entrada (7) periféricamente en la cámara o alojamiento central (11) y saliendo del conducto de salida (8) de acuerdo con la velocidad de rotación de las ruedas dentadas (15) y (16).

Con este objetivo, la velocidad de rotación de la rueda dentada de arrastre (15) determina la uniformidad del flujo que sale de la bomba volumétrica (1), con independencia de la velocidad de alimentación del material situado dentro de la extrusionadora más arriba de la bomba (1). De esta manera, se asegura la uniformidad de flujo que sale de la bomba (1), con el resultado de un producto final que tiene buenas características de calidad y tolerancia.

Tal como se ha mostrado en la figura 5, cada una de las ruedas dentadas (15), (16) tiene un dentado especial (19) sin bordes agudos para asegurar el flujo suave del material y para impedir que se estanque entre los bordes del dentado. Cada uno de los dientes (40) del dentado (19) tiene perfiles laterales (41) sustancialmente redondeados en los flancos. Además el fondo del diente (42) entre un diente (40) y el siguiente está sustancialmente redondeado.

El otro extremo del eje (18) de la rueda dentada de impulsión (15) tiene una forma sustancialmente cónica o troncocónica (20) que sobresale hacia afuera desde la segunda mitad (2') del cuerpo para acoplarse, en relación de acoplamiento cónica con rotación, en una caperuza (21) que tiene una cavidad cónica o troncocónica, complementaria del extremo troncocónico (20) del eje de la rueda dentada de impulsión (15). La caperuza troncocónica (21) tiene una pestaña (22) con orificios pasantes para recibir tornillos para fijar el medio cuerpo (2') alrededor del orificio (14).

El eje (18) de la rueda dentada impulsada o arrastrada (16) tiene dos extremos (20) con una forma sustancialmente troncocónica igual que el extremo de la rueda de impulsión (15). Los extremos (20) de la rueda dentada de impulsión (16) sobresalen hacia afuera desde el primer y segundo medios cuerpos (2), (2'), respectivamente para acoplarse, respectivamente, en caperuzas tronco cónicas (21) sustancialmente igual que la caperuza de la rueda dentada de impulsión
(15).

De este modo, tanto la rueda dentada de impulsión (15) como la rueda dentada arrastrada (16), además de estar soportadas de forma rotativa en los orificios (14) de los respectivos medios cuerpos (2), (2'), están centradas en relación de acoplamiento cónico rotativo, en las respectivas caperuzas tronco cónicas (21) dispuestas fuera del cuerpo de la bomba.

Las ruedas dentadas (15) y (16) son autolubricadas por medio del material plástico que pasa por los intersticios que quedan entre la superficie externa de los ejes (18) y los respectivos orificios (14) de los medios cuerpos (2) y (2') y en los intersticios que quedan entre la superficie externa de los extremos cónicos (20) de los ejes (18) y en las caperuzas cónicas (21). Con este objetivo el extremo de las caperuzas cónicas (21) tienen orificio (23) abierto hacia afuera, por el cual puede salir el material plástico utilizado para lubrificación. De esta manera, el material utilizado para autolubrificación puede ser reciclado y reutilizado más adelante, evitando el ponerlo de manera inmediata en la corriente de material que pasa por los conductos de entrada y salida (7), (8) de la bomba
(1).

Las caperuzas cónicas (21) pueden ser ajustadas ventajosamente en su movimiento axial de manera que ajusten el juego de acoplamiento con el extremo cónico (20) de los engranajes, para ajustar el flujo de material autolubrificante a un flujo mínimo dependiendo de la presión operativa. En la superficie externa de cada uno de los medios cuerpos (2), (2'), periféricamente con respecto a los orificios (14), se forma un par de asientos semianulares (24), sustancialmente con una forma en U en oposición entre sí. Dentro de los alojamientos en forma de U (24) se ha formado una serie de orificios transversales pasantes (25) que están dispuestos periféricamente alrededor del asiento central (11), que recibe los piñones (19) de los engranajes (15) y (16).

Los orificios (25) sirven para paso de un fluido de refrigeración y de regulación térmica para regular la temperatura del material en la cámara central (11) en la que actúan los piñones dentados (19). El fluido de regulación térmica puede ser, por ejemplo, agua o aceite, de acuerdo con la temperatura de proceso a la que debe trabajar la bomba.

Los asientos reguladores de temperatura (24) están cerrados de manera estanca por medio de tapas de cierre sustancialmente en U (26) complementarias de los alojamientos (24). Las tapas de cierre (26) están aplicadas desde el exterior del cuerpo de la bomba y están dotadas de medios especiales de estanquerización (30), tales como juntas.

Tal como se ha mostrado en la figura 2, en la superficie interna del segundo medio cuerpo (2') alrededor de los orificios de regulación (25), se han dispuesto juntas de estanqueidad (27) para asegurar el asiento estanco al acoplar los dos medios cuerpos (2), (2').

Los asientos de regulación de calor (24) comunican con los respectivos conductos de regulación de calor (28) formados en los bordes externos de los medios cuerpos (2), (2') que han sido ventajosamente redondeados. De esta manera, se dispone de ocho conductos de entrada/salida (28) para el fluido de regulación de calor, a efectos de tener flujos transversales de acuerdo con las exigencias de regulación térmica. De esta manera, se puede asegurar una perfecta regulación de la temperatura del proceso.

Evidentemente, como alternativa o además de dicho sistema de regulación térmica, los ejes (18) de los engranajes pueden tener un conducto axial por el que pasa un fluido de refrigeración.

En la presente realización de la invención, se ha mostrado un cuerpo de bomba que consiste en dos medios cuerpos sustancialmente simétricos (2) , (2'). No obstante, se podría disponer también un cuerpo de bomba consistente en dos piezas distintas, es decir, un cuerpo principal en el que están formados los conductos de entrada y salida (7) y (8) para el material, el alojamiento central (11) de las ruedas dentadas (19), que permanece abierto hacia afuera, y los orificios (14) para soportar los ejes (18) de los engranajes, así como una tapa en la que solamente los orificios (14) para soporte de los ejes de los engranajes se han integrado, cuya tapa cubre solamente el alojamiento central (11) de los engranajes.

Se podrán introducir numerosos cambios y modificaciones al alcance de los técnicos de la materia en la presente realización de la invención sin salir por ello del ámbito de la invención, tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (11)

1. Bomba (1) para el transporte de masas fundidas de polímeros y/o elastómeros, comprendiendo un par de engranajes (15,16), uno de los cuales es un engranaje de impulsión y el otro un engranaje arrastrado, y un cuerpo de la bomba en el que están formados:

- un conducto de entrada (7) para la introducción de dichas masas,

- un conducto de salida (8) para la descarga de dichas masas y

- un alojamiento central (11) que comunica con dichos conductos de entrada y salida (7,8) y que está destinado a recibir dicho par de engranajes (15,16) montados en respectivos ejes (18), para transportar dichas masas desde el conducto de entrada (7) al conducto de salida (8),

consistiendo dicho cuerpo de bomba en dos partes (2,2') que se pueden montar entre sí, comprendiendo cada una de las partes de dicho cuerpo de bomba dos orificios pasantes (14) que comunican con dicho alojamiento central (11), de manera que los dos ejes mencionados (18) de dichos engranajes (15, 16) están soportados con capacidad de rotación, respectivamente, en dicho par de orificios opuestos entre sí (14) de dichas dos partes (2,2') del cuerpo de la bomba,

caracterizada porque dichas dos piezas del cuerpo de la bomba comprenden, respectivamente, dos medios cuerpos (2, 2') sustancialmente simétricos entre sí, de manera que se forman en cada medio cuerpo dos conductos sustancialmente semicilíndricos (7,8) para la entrada/salida de la masa, que comunican con dicho alojamiento central (11) para recibir dichos engranajes.

2. Bomba (1), según la reivindicación 1, caracterizada porque los bordes laterales internos (12) de dichos conductos de entrada y salida (7,8), los bordes (13) entre dichos conductos de entrada y salida (7,8) y dicho alojamiento central (11) de los engranajes, así como los bordes periféricos (17) de dichos orificios pasantes (14) que soportan los ejes de los engranajes están redondeados para evitar la formación de bordes agudos en los que se estanca el material.

3. Bomba (1), según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque como mínimo un extremo (20) de dicho eje o ejes (18) de dichos engranajes tiene una forma sustancialmente cónica o troncocónica para acoplarse, en relación de acoplamiento cónico rotativo, en una tapa (21) que define un asiento sustancialmente cónico o troncocónico complementario de dicho extremo (20) del eje del engranaje, estando fijada dicha tapa cónica (21) en el exterior de dicho cuerpo de bomba.

4. Bomba (1), según la reivindicación 3, caracterizada por el hecho de que se deja un cierto juego en el acoplamiento rotativo entre el eje (18) de dichos engranajes y los orificios (14) de dichas partes (2,2') del cuerpo de la bomba y en el acoplamiento cónico rotativo entre el extremo (20) de dicho eje del engranaje y dicha tapa cónica (21), para permitir el paso de dichas masas que actúan como autolubricante de dichos engranajes (15, 16).

5. Bomba (1), según la reivindicación 4, caracterizada porque dicha tapa o tapas cónicas (21) tienen en su extremo un orificio pasante (23), abierto hacia afuera, para permitir el reciclado hacia el exterior de dichas masas utilizadas en la autolubrificación.

6. Bomba (1), según la reivindicación 5, caracterizada porque dicha tapa o tapas cónicas (21) están montadas axialmente con capacidad de desplazamiento sobre dicho cuerpo de bomba para regular el juego del acoplamiento cónico y, por lo tanto, la cantidad de masa autolubricante transportada hacia el exterior, de acuerdo con la presión de las masas descargadas desde la bomba.

7. Bomba (1), según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el montaje de un dentado (19) sobre el eje (18) de dichos engranajes (15,16), de manera que cada uno de los dientes (40) de aquéllos tiene un perfil lateral (41) sustancialmente redondeado y el fondo del diente entre un diente (40) y el siguiente está sustancialmente redondeado.

8. Bomba (1), según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque en dichas dos partes (2,2') del cuerpo de la bomba, alrededor de dicho alojamiento central (11) de los engranajes, se disponen alojamientos (24) en los que está formada una serie de orificios pasantes (25) para el paso de un fluido para la regulación térmica de la bomba (1).

9. Bomba (1), según la reivindicación 8, caracterizada porque dichos alojamientos para la regulación térmica (24) están abiertos hacia afuera y pueden ser cerrados por medio de tapas con cierre estanco
(26).

10. Bomba (1), según la reivindicación 8 ó 9, caracterizada porque en los bordes externos de dicho cuerpo de la bomba están formados conductos (28) que comunican con los alojamientos de regulación térmica (24) para la entrada/salida del fluido de regulación de calor.

11. Bomba (1), según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los ejes (18) de dichos engranajes (15,16) tienen un conducto axial por el que puede pasar un fluido para la regulación térmica de la bomba.