ES2337373T3 - Dispositivo con una cabeza de granulacion de una extrusora. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo con una cabeza de granulación (1) de una extrusora para la granulación de materiales sintéticos con varios orificios de paso (4) para el paso de fusión de material sintético y una placa perforada de granulación (2) con orificios dispuesta (3) en su área frontal (1''), desembocando los orificios de paso (4) respectivamente en un resalto aislado en forma de tubuladura, que sale a través del área frontal delantera (1'') de la cabeza de granulación (1), siendo la sección transversal de los orificios (3) mayor que el volumen externo de los resaltos (6) para el alojamiento sin contacto de los resaltos en forma de tubuladura (6) en los orificios (3) de la placa perforada de granulación (2), bajo formación de un espacio libre (7), y estando dispuesto un material de obturación elástico (10) respectivamente entre un área frontal delantera (8) del resalto en forma de tubuladura (6) y un elemento de apoyo unido con la placa perforada de granulación (2), preferentemente una brida de sujeción (2'') de la placa perforada de granulación (2), caracterizado porque los resaltos en forma de tubuladura (6) presentan respectivamente un nervio (12) que sobresale a través de su área frontal (8) en su lado interno que limita el orificio de paso (4).
Description
Dispositivo con una cabeza de granulación de una
extrusora.
La invención se refiere a un dispositivo con una
cabeza de granulación de una extrusora para la granulación de
materiales sintéticos con varios orificios de paso para el paso de
fusión de material sintético y una placa perforada de granulación
con orificios dispuesta en su área frontal, desembocando los
orificios de paso respectivamente en un resalto aislado en forma de
tubuladura, que sale a través del área frontal delantera de la
cabeza de granulación, siendo la sección transversal de los
orificios mayor que el volumen externo de los resaltos para el
alojamiento sin contacto de los resaltos en forma de tubuladura en
los orificios de la placa perforada de granulación, bajo formación
de un espacio libre, y estando dispuesto un material de obturación
elástico respectivamente entre un área frontal delantera del
resalto en forma de tubuladura y un elemento de apoyo unido con la
placa perforada de granulación, preferentemente una brida de
sujeción de la placa perforada de granulación.
En el caso de granulación de materiales
sintéticos se presenta en principio la problemática de que en la
cabeza de granulación, y por consiguiente en los orificios de paso,
domina un nivel de temperatura relativamente elevado, para evitar
ciertamente una solidificación de la fusión de material sintético,
pero la fusión de material sintético se debe enfriar en gran medida
directamente tras salida de los orificios de paso, de modo que
entre la cabeza de granulación, o bien la placa perforada de
granulación, y la cámara de corte colindante, se produce un fuerte
gradiente de temperatura. En especial en el proceso de puesta en
funcionamiento, en el que -en el caso de una granulación sumergida-
se debe cerrar ya un circuito de agua conducido a través de la
cámara de corte para la refrigeración de la masa fundida de material
sintético, antes de que la fusión de material sintético salga de la
placa perforada de granulación. Para impedir un aglutinado del
granulado, resulta que el agua refrigerante entra en contacto con
la superficie de la placa perforada de granulación antes de la
salida de la fusión de material sintético, y por consiguiente se
efectúa un enfriamiento brusco de la placa perforada de
granulación. Esto puede tener por consecuencia que la fusión de
material sintético solidifique ya en algunos orificios de la placa
perforada de granulación, o bien perforaciones de paso de la cabeza
de granulación, y por consiguiente cierre perforaciones aisladas, o
bien orificios de paso. Esto conduce a su vez a una expulsión no
uniforme de la fusión de material sintético a partir de los
orificios de paso no cerrados, o bien perforaciones, lo que conduce
a un granulado no uniforme. Entonces se debe detener e iniciar de
nuevo el proceso de puesta en funcionamiento. Por lo demás, mediante
la colocación de algunos orificios de paso, o bien perforaciones,
en base a la penetración necesaria de la fusión de material
sintético solidificada en los orificios de paso refrigerados, o
bien perforaciones, se produce un desarrollo de presión elevado
antes de la placa perforada de granulación, siendo necesaria una
bomba de fusión para una seguridad operacional elevada del proceso
de puesta en funcionamiento, que, no obstante, ocasiona costes
elevados.
Por la US 3 516 120 A es conocida una cabeza de
granulación, que presenta orificios de paso, que desembocan en
revestimientos en forma de tubuladura que se estrechan a modo de
cono en sus zonas terminales. Para evitar en lo posible una
transferencia de calor de la placa perforada de granulación que está
unida a la cámara de corte en el interior de los orificios de paso,
y por consiguiente para impedir una solidificación de la fusión de
material sintético en la zona terminal de los orificios de paso, los
revestimientos están constituidos por un material con conductividad
térmica reducida, en especial vidrio al cuarzo o similares. No
obstante, durante la granulación se producen diferentes
dilataciones térmicas de la cabeza de granulación calentada en la
operación, y de la placa de perforación granulada, relativamente
fría debido al contacto con el agua de refrigeración, de modo que,
debido a las diferentes dilataciones térmicas, se producen
desplazamientos entre cabeza de granulación y placa perforada de
granulación, a través de las cuales se deterioran los
revestimientos. Si bien puede estar previsto un espacio libre entre
la placa perforada de granulación y el revestimiento, el área
frontal delantera del revestimiento descansa directamente en la
placa perforada de granulación, de modo que también en este caso,
debido a las diferentes dilataciones térmicas de cabeza de
granulación y placa perforada de granulación, se producen
desplazamientos entre placa perforada de granulación y el
revestimiento, mediante lo cual se deteriora el revestimiento.
Por la US 4 120 625 es conocida una cabeza de
granulación con una placa perforada de granulación, en la que está
previsto un nervio anular que se estrecha a modo de cono en un
extremo libre, con varios orificios de paso, que presenta un área
frontal anular relativamente grande, que entra en contacto con una
cuchilla de corte giratoria, o bien el entorno frío, en una cámara
de corte colindante en la placa perforada de granulación, de modo
que se da el peligro de una solidificación de la fusión de material
sintético en el canal de paso. Además, la placa perforada de
granulación descansa con un nervio directamente en el extremo
delantero del nervio anular, de modo que, debido a las diferentes
dilataciones térmicas inevitables, que se producen forzosamente
mediante el diferente calentamiento de la cabeza de granulación y de
la placa perforada de granulación, se producen desplazamientos
entre el nervio anular de la cabeza de granulación y la placa
perforada de granulación. Tales perforaciones conducen a que ya no
se da el apoyo directo de la placa perforada de granulación en el
nervio anular, y por consiguiente ya no es posible un funcionamiento
sin averías del dispositivo.
Según la US 4 654 350 A, la placa perforada de
granulación está unida a través de una capa aislante a un cuerpo
anular asignado a la cabeza de granulación, que presenta elementos
de inserción en forma de manguito para la guía de la fusión de
material sintético. Estos elementos de inserción encajan en unión
positiva en escotaduras de la placa perforada de granulación a
través de la capa aislante adyacente, de modo que se debe contar con
fuerzas de reacción sobre los elementos de inserción con diferentes
cargas térmicas de la cabeza de granulación y de la placa perforada
de granulación.
En la US 4 678 423 se propone prever entre la
cabeza de granulación y una placa perforada de granulación 2
antepuesta frontalmente a esta cabeza de granulación una capa
aislante, que puede estar constituida por material sintético o un
medio gaseoso. Los resaltos en forma de tubuladura que salen a
través de la cabeza de granulación para la guía de la fusión de
material sintético encajan en orificios de la placa perforada de
granulación, cuya sección transversal es mayor que el volumen
externo de los resaltos. En el caso de un aislamiento de material
sintético, los extremos de los resaltos tipo tubuladura que se
estrechan a modo de tobera están fijados en unión positiva en los
orificios de la placa perforada de granulación, de modo que son
inevitables fuerzas de reacción sobre los resaltos tipo tubuladura,
si entre la cabeza de granulación y la placa perforada de
granulación resultan diferentes dilataciones térmicas. Tales fuerzas
de reacción se evitan en una capa aislante constituida por un medio
gaseoso, pero entonces existe el peligro de que los extremos tipo
tobera de los resaltos tipo tubuladura se subenfríen y la fusión de
material sintético solidifique prematuramente.
Para que se puedan substituir fácilmente
conductos en forma de manguito para la fusión de material sintético
en el caso de una obturación, por la US 3 792 950 A es conocido
tensar axialmente estos manguitos entre dos hermetizados frontales,
y precisamente con ayuda de un tapón de cierre atornillado en la
placa perforada de granulación, que aloja en unión positiva el
extremo de manguito del lado de la salida, y forma una tobera de
descarga para la fusión de material sintético. Con ello se da una
conducción forzada para el manguito tensado por una parte en la
cabeza de granulación, y por otra parte en la placa perforada de
granulación, con los inconvenientes de fuerzas de reacción.
Finalmente, por la FR 1 510 391 A es conocido
atornillar toberas de chorro en el área frontal delantera de una
cabeza de granulación de un dispositivo para la granulación
sumergida, y disponer entre el área frontal delantera de las
toberas de chorro y la placa perforada de granulación anillos de
obturación que se sujetan por elementos de apoyo de la placa
perforada de granulación. Mediante la previsión de anillos de
obturación se pueden absorber, o bien compensar desplazamientos
inevitables entre las toberas de chorro y la placa perforada de
granulación a través de los anillos de obturación. Sin embargo es
desfavorable que no se pueda evitar el contacto de los anillos de
obturación con la fusión de material sintético caliente, que
atraviesa las toberas de chorro.
Por lo tanto, es tarea de la invención crear un
dispositivo del tipo indicado al inicio, con el que se pueda
impedir ciertamente una solidificación de la fusión de material
sintético en los orificios de paso de la cabeza de granulación, y
se pueda garantizar un funcionamiento sin averías también con
diferentes dilataciones térmicas de cabeza de granulación y placa
perforada de granulación.
La invención soluciona el problema planteado
presentando los resaltos en forma de tubuladura un nervio que sale
a través de su área frontal respectivamente en su lado interno que
limita el orificio de paso.
Mediante el nervio que sale a través de las
áreas frontales de resaltos en forma de tubuladura, que está rodeado
por el respectivo material de obturación, se puede suprimir de
manera sencilla un contacto del material de obturación con la
fusión de material sintético caliente, sin poner en peligro el
funcionamiento debido a diferentes dilataciones térmicas entre la
placa perforada de granulación y los resaltos en forma de
tubuladura, ya que se pueden absorber desplazamientos ocasionados
de este modo a través del espacio libre entre los resaltos en forma
de tubuladura y los orificios de la placa perforada de granulación,
así como a través de la elasticidad del material de obturación.
Si el volumen externo y la longitud del nervio
se seleccionan de modo que el nervio que sobresale libremente sin
contacto se extiende al menos hasta un orificio de salida de la
perforación de la placa perforada de granulación, formado dentro de
la brida de sujeción, también en el caso de un desplazamiento del
orificio de salida de la placa perforada de granulación se puede
impedir de manera segura que la fusión de material sintético de
retención entre en el espacio libre entre el resalto en forma de
tubuladura y el orificio de la placa perforada de granulación, y se
deteriore el material de obturación.
Para mantener lo más reducida posible una
transferencia de calor entre la cámara de corte que sigue a la placa
perforada de granulación, en la que se aloja agua de refrigeración,
en especial en el caso de una granulación sumergida, y los resaltos
en forma de tubuladura, es ventajoso que el nervio presente, al
menos en su zona terminal delantera, un grosor de un máximo de 0,05
a 0,5 mm, en especial 0,1 a 0,15 mm.
Del mismo modo es conveniente que los resaltos
en forma de tubuladura se estrechen en sección transversal hacia
sus extremos libres, ya que, por consiguiente, se da un área de
ataque relativamente reducida en el sentido de la placa perforada
de granulación, relativamente fría durante el funcionamiento,
mediante lo cual se puede mantener reducida a su vez una
transferencia de calor, o bien frío.
Ya que, en especial con un estrechamiento de
sección transversal constante de los resaltos en forma de
tubuladura, y un correspondiente acondicionamiento de la placa
perforada de granulación, se da un acondicionamiento fácil de
obtener desde el punto de vista constructivo, es ventajoso que los
orificios y los resaltos se estrechen a modo de cono al menos
parcialmente.
Si está previsto como material de obturación un
compuesto perfluorado, en especial un elastómero perfluorado
(FFKM), o un material de obturación de elasticidad similar, se da la
elasticidad necesaria del material de obturación, y además los
compuestos perfluorados presentan una resistencia a la temperatura
relativamente elevada, así como una conductividad térmica
deficiente. Por consiguiente, se garantiza ciertamente un período
de vida largo del material de obturación, y simultáneamente una
transferencia de calor deficiente entre placa perforada de
granulación y los resaltos en forma de tubuladura.
Para absorber, o bien compensar desplazamientos
entre resaltos en forma de tubuladura y placa perforada de
granulación, que se presentan en sentido radial de la placa
perforada de granulación, los ensayos han mostrado que es
especialmente ventajoso que esté previsto como material de
obturación un anillo en O.
Si como resaltos en forma de tubuladura están
previstos elementos de inserción aislados en los orificios de paso,
en el caso de una misma cabeza de granulación se pueden emplear
diversos elementos de inserción, de modo que se pueden aplicar
elementos de inserción de diversos materiales, o bien con orificios
de paso de diferente tamaño según tipo de granulado deseado. En
principio, para los elementos de inserción aislados se deben
seleccionar materiales con una conductividad térmica relativamente
buena, ya que los elementos de inserción se calentarán igualmente
en lo posible a través de la calefacción de la cabeza de
granulación, de modo que se impide ciertamente una solidificación
de la fusión de material sintético ya en los orificios de paso de
los elementos de inserción. El aislamiento térmico entre los
resaltos en forma de tubuladura y la placa perforada de granulación
se efectúa más bien a través del espacio libre entre resaltos en
forma de tubuladura y placa perforada de granulación, o bien el
material de obturación previsto al menos en el lado frontal. No
obstante, los resaltos en forma de tubuladura pueden estar
configurados también en un piso con la cabeza de granulación.
Los ensayos han mostrado que se puede evitar una
transferencia de calor de la cámara de corte fría a la cabeza de
granulación calentada en especial si una placa perforada de
granulación es discoidal, ya que, por consiguiente, se puede prever
una cavidad entre la placa perforada de granulación discoidal y la
cabeza de granulación, que presenta una acción aislante térmica muy
conveniente.
La invención se explica aun más detalladamente a
continuación por medio de ejemplos de ejecución preferentes
representados en el dibujo, al que, no obstante, no se debe limitar
la misma. En particular, en el dibujo muestran: la figura 1 una
proyección de la cabeza de granulación con una placa perforada de
granulación discoidal; la figura 2 un corte según la línea
II-II en la figura 1; la figura 3 una proyección en
detalle del dispositivo de un resalto en forma de tubuladura en un
orificio de la placa perforada de granulación según la figura 2; y
la figura 4 otra proyección en detalle de un ejemplo de ejecución
con un resalto cilíndrico en forma de tubuladura.
En la figura 1 se muestra una cabeza de
granulación, en la que está dispuesta una placa perforada de
granulación discoidal 2 con una pluralidad de orificios 3
distribuidos a lo largo de un perímetro para la salida de fusión de
material sintético a granular. Para la granulación de la fusión de
material sintético saliente de los orificios 3 rota un cabezal
portacuchillas con cuchillas de corte (no mostrado) que descansa
sobre la placa perforada de granulación 2, estando dispuesto éste,
en especial en el caso de una granulación sumergida, en una cámara
de corte cargada con agua refrigerante, de modo que, durante la
granulación, el área frontal de la disposición mostrada en la
figura 1 está expuesta a un entorno frío.
En las figuras 2 y 3 se puede ver en sección un
orificio de paso 4 para el material sintético a granular,
desembocando éste en un elemento de inserción 5 aplicado en la
cabeza de granulación 1, que presenta un resalto 6 en forma de
tubuladura que sobresale a través del área frontal delantera 1' de
la cabeza de granulación 1. Este resalto 6 está alojado en un
orificio 3 de la placa perforada de granulación 2, siendo la sección
transversal libre del orificio 3 mayor que el diámetro externo del
resalto 6, de modo que queda un espacio libre 7 entre el resalto 6
y la placa perforada de granulación 2.
Para hermetizar el espacio libre 7, que está
previsto como aislamiento térmico entre la placa perforada de
granulación 2, relativamente fría en el funcionamiento, y el
elemento de inserción 5 calentado a través de la cabeza de
granulación 1, frente a una entrada de líquido refrigerante de una
cámara de corte colindante, o bien también frente a la entrada de
fusión de material sintético, en un área frontal delantera 8 del
resalto en forma de tubuladura 6 está dispuesto un anillo en O 9
como material de hermetizado 10. En este caso, el anillo en O 9
puede estar constituido, a modo de ejemplo, por un elastómero
perfluorado FFKM 615, como es adquirible por la firma Greene, Tweed
& Co bajo la denominación CHEMRAZ®, o un material de elasticidad
similar, para absorber, o bien compensar desplazamientos debidos a
las diferentes dilataciones térmicas del resalto 6, o bien de la
cabeza de granulación 1 y la placa perforada de granulación 2, que
aparecen en especial perpendicularmente a un eje longitudinal 11 de
los orificios de paso 4. El material de obturación elástico 10
presenta simultáneamente una conductividad térmica deficiente, de
modo que éste está previsto también para el aislamiento entre la
placa perforada de granulación 2, relativamente fría, y el resalto 6
relativamente caliente. Para poder alojar el anillo en O 9 con
seguridad entre el área frontal 8 del resalto en forma de tubuladura
6 y la placa perforada de granulación 2, la placa perforada de
granulación 2 presenta una brida de sujeción 2', que se consigue por
medio de una reducción de diámetro del diámetro del orificio 3 en
un orificio de salida 3' de diámetro más reducido. No obstante,
naturalmente el material de obturación 10 puede presentar otra
forma, pudiéndose extender en especial el material de obturación 10
también a lo largo de cualquier sección dentro del espacio libre
7.
Como se desprende en especial de la figura 3, el
resalto 6 presenta en su lado interno que limita el orificio de
paso 4 un nervio 12 que sobresale a través del área frontal
delantera 8, que está diseñado de modo que un extremo delantero 12'
está dispuesto sin contacto dentro del orificio de salida 3' de la
perforación 3. De este modo, en el caso de un desplazamiento del
orificio de salida 3' se puede impedir que penetre fusión de
material sintético de retención en el espacio libre 7 entre la placa
perforada de granulación 2 y el resalto 6, y que se deteriore el
material de obturación 10. Además, el nervio 12 presenta en su
extremo delantero 12' únicamente un grosor de material de
aproximadamente 0,1 a 0,15 mm, de modo que esencialmente no se da
un área de ataque para la introducción de frío en el resalto en
forma de tubuladura 6 desde el sentido de la cámara de corte.
Como se desprende además de la figura 3, el
resalto en forma de tubuladura 6 presenta disposición excéntrica
respecto a la perforación 3, o bien su orificio de salida 3', de
modo que, como se muestra en la figura 3, en la representación en
sección a temperatura ambiente se produce externamente en dirección
radial una ranura 13 entre el nervio 12 y la brida de sujeción 2',
imperceptiblemente mayor en comparación con una ranura 13 interior
radialmente. La ranura exterior Radialmente 13 presenta una anchura
de aproximadamente 0,1 mm, que es suficiente para la compensación
de desplazamientos entre la placa perforada de granulación 2 y el
resalto 6 durante el proceso de granulación. Por consiguiente, la
ranura externa radialmente 13 se selecciona a temperatura ambiente
algo mayor que la ranura interna Radialmente 43', ya que mediante el
contacto con el entorno frío en la cámara de corte se contrae la
placa perforada de granulación 2, mediante lo cual se provoca en
primer lugar una aproximación de la parte externa radialmente de la
brida de sujeción 2' en el resalto 6, y de este modo una reducción
de la ranura 13 durante el funcionamiento. No obstante, en este caso
es esencial únicamente que los desplazamientos se puedan absorber a
través del material aislante y de obturación 10. No obstante, en el
peor de los casos, la brida de sujeción 2' puede entrar en contacto
con el nervio 12 en el peor de los casos, pero sin deteriorar el
mismo.
En la figura 4 se muestra un ejemplo de
ejecución alternativo, presentando en este caso el resalto 6
configuración cilíndrica, ni insignificantemente cónica como en el
ejemplo 3. Del mismo modo, como en la figura 3 está dispuesto
igualmente un material de aislamiento y obturación elástico 10 en el
área frontal 8 del resalto 6, y está previsto un espacio libre 7
entre el resalto 6 y la placa perforada de granulación 2, de modo
que se pueden absorber desplazamientos debido a diferentes
dilataciones térmicas de la placa perforada de granulación 2 y del
elemento de inserción 5, o bien de la cabeza de granulación 1, a
través del material de obturación elástico 10, que puede estar
constituido, a modo de ejemplo, por elastómero perfluorado FFKM 615.
Además se desprende que en este caso está previsto como material de
obturación 10 un anillo de obturación plano 9' en lugar del anillo
en O 9.
Claims (9)
1. Dispositivo con una cabeza de granulación (1)
de una extrusora para la granulación de materiales sintéticos con
varios orificios de paso (4) para el paso de fusión de material
sintético y una placa perforada de granulación (2) con orificios
dispuesta (3) en su área frontal (1'), desembocando los orificios de
paso (4) respectivamente en un resalto aislado en forma de
tubuladura, que sale a través del área frontal delantera (1') de la
cabeza de granulación (1), siendo la sección transversal de los
orificios (3) mayor que el volumen externo de los resaltos (6) para
el alojamiento sin contacto de los resaltos en forma de tubuladura
(6) en los orificios (3) de la placa perforada de granulación (2),
bajo formación de un espacio libre (7), y estando dispuesto un
material de obturación elástico (10) respectivamente entre un área
frontal delantera (8) del resalto en forma de tubuladura (6) y un
elemento de apoyo unido con la placa perforada de granulación (2),
preferentemente una brida de sujeción (2') de la placa perforada de
granulación (2), caracterizado porque los resaltos en forma
de tubuladura (6) presentan respectivamente un nervio (12) que
sobresale a través de su área frontal (8) en su lado interno que
limita el orificio de paso (4).
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque el perímetro y la longitud del nervio
(12) se seleccionan de modo que el nervio (12) que sobresale
libremente se extiende sin contacto al menos hasta un orificio de
salida (3') del taladro (3) de la placa perforada de granulación
(2), configurado dentro de la brida de sujeción (2').
3. Dispositivo según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado porque el nervio (12) presenta al menos en su
zona terminal delantera un grosor de un máximo de 0,05 a 0,5 mm, en
especial 0,1 a 0,15 mm.
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 3, caracterizado porque los resaltos en forma de
tubuladura (6) se estrechan hacia sus extremos libres en sección
transversal.
5. Dispositivo según la reivindicación 4,
caracterizado porque los orificios (3) y los resaltos (6) es
estrechan en forma de cono al menos parcialmente.
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 5, caracterizado porque como material de obturación (10)
está previsto un compuesto perfluorado, en especial un elastómero
perfluorado (FFKM), o un material de elasticidad similar.
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 6, caracterizado porque como material de obturación (10)
está previsto un anillo en O.
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 7, caracterizado porque como resaltos en forma de
tubuladura (6) están previstos elementos de inserción aislados (5)
en los orificios de paso (4).
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 8, caracterizado porque la placa perforada de granulación
(2) es discoidal.
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