ES2574430T3 - Elementos de tornillo sin fin con efecto de dispersión mejorado y aportación de energía reducida - Google Patents

Abstract

Elementos de tornillo sin fin con dos o más pasos de rosca helicoidales para árboles de tornillo sin fin que giran por parejas en el mismo sentido para máquinas de tornillo sin fin de varios árboles, en los que los elementos de tornillo sin fin, que se oponen por parejas sobre los árboles de tornillo sin fin adyacentes por parejas, se rascan por parejas exactamente, caracterizados porque los perfiles de tornillo sin fin pueden representarse en toda la sección transversal en cada caso mediante una curva de perfil diferenciable de forma continua.

Description

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

DESCRIPCION

Elementos de tornillo sin fin con efecto de dispersion mejorado y aportacion de ene^a reducida

La invention se refiere a elementos de tornillo sin fin para maquinas de tornillo sin fin de varios arboles con arboles de tornillo sin fin que giran por parejas en el mismo sentido y que se rascan por parejas exactamente, el uso de los elementos de tornillo sin fin en maquinas de tornillo sin fin de varios arboles, asf como un procedimiento para producir elementos de tornillo sin fin.

Las maquinas de dos o dado el caso mas arboles que giran en el mismo sentido, cuyos rotores se rascan exactamente uno a otro se conocen desde hace mucho tiempo (vease p.ej. el documento DP 862 668). En la fabrication y en el procesamiento de polfmeros, las maquinas de tornillo sin fin basadas en el principio de perfiles que se rascan exactamente se han usado de multiples formas. Esto esta basado sobre todo en que los poffmeros fundidos se adhieren a las superficies y se degradan con el tiempo a las temperaturas habituales de procesamiento, lo cual se impide mediante el efecto autolimpiante de los tornillos sin fin que rascan exactamente. Las reglas para producir perfiles de tornillo sin fin que rascan exactamente estan representadas por ejemplo en [1] ([1] = Klemens Kohlgruber: Der gleichlaufige Doppelschneckenextruder, editorial Hanser Munich, 2007, pag. 96 y siguientes). Aqrn se describe tambien que un perfil de tornillo sin fin predeterminado en el 1er arbol de una extrusora de doble husillo determina el perfil de tornillo sin fin en el 2° arbol de una extrusora de doble husillo. El perfil de tornillo sin fin en el 1er arbol de la extrusora de doble husillo se denomina, por lo tanto, el perfil de tornillo sin fin generador. El perfil de tornillo sin fin en el 2° arbol de la extrusora de doble husillo deriva del perfil de tornillo sin fin del 1er arbol de la extrusora de doble husillo y se denomina por lo tanto el perfil de tornillo sin fin generado. En una extrusora de varios arboles, el perfil de tornillo sin fin generador y el perfil de tornillo sin fin generado se usan siempre alternativamente en los arboles adyacentes.

Las extrusoras de doble husillo modernas disponen de un sistema modular, en el que pueden colocarse por deslizamiento distinto elementos de tornillo sin fin en un arbol central. De este modo, el experto puede adaptar la extrusora de doble husillo a la tarea del procedimiento correspondiente.

Los elementos de tornillo sin fin conocidos segun el estado de la tecnica, con exception de discos circulares dispuestos de forma excentrica, estan caracterizados porque, en la section transversal, la curva del perfil presenta al menos un codo (vease p.ej. la figura 1), que se produce en la transition entre la cresta del tornillo sin fin y los flancos de la rosca. La cresta esta formada por un arco de drculo con radio = diametro exterior del perfil y el punto de giro del perfil como centro.

El codo en la transicion al flanco del perfil forma un canto en el elemento de tornillo sin fin.

Una de las tareas esenciales que se realizan en maquinas de varios arboles es la dispersion de fases ffquidas o masas fundidas que no pueden mezclarse de forma homogenea unas con otras o la dispersion de solidos en poffmeros fundidos. Por la bibliograffa tecnica se sabe (vease p.ej. Chang Dae Han: Multiphase Flow in Polymer Processing, Academic Press, Nueva York 1981), que es optima una combination de un flujo de cizallamiento y de un flujo extensional para tareas de dispersion diffciles.

Se presenta una forma de flujo de este tipo en un canal de tornillo sin fin, donde la masa, por un lado, se cizalla por la rotation de los arboles y, por otro lado, se extiende por la convergencia del canal de tornillo sin fin hacia la cresta. En la zona de la cresta del tornillo sin fin se presenta, no obstante, un puro flujo de cizallamiento, que en el caso de tareas de dispersion diffciles apenas contribuira a la dispersion. Por otro lado, en la rendija entre la cresta del tornillo sin fin y la

carcasa o el arbol adyacente se disipa la mayor parte de la energfa aportada. Por lo tanto, esta zona contribuye

predominantemente al calentamiento de la masa de poffmeros y, por lo tanto, potencialmente a una deterioration termica, sin contribuir a la tarea del procedimiento de la dispersion.

Una excepcion son los discos circulares dispuestos de forma excentrica, que como es sabido pueden estar dispuestos de forma que rascan exactamente. No presentan ninguna zona de cresta con un flujo de cizallamiento puro. Son conocidos por su excelente efecto de dispersion, aunque presentan tambien una aportacion elevada de energfa, porque generan una rendija muy estrecha a lo largo de una zona circunferencial grande. Ademas estan limitados a un numero de filetes Z = 1.

El documento EP0160124A2 da a conocer elementos de tornillo sin fin segun el preambulo de la reivindicacion 1.

Por lo tanto, partiendo del estado de la tecnica, aqrn se presenta el objetivo de poner a disposition elementos de tornillo sin fin para maquinas de tornillo sin fin de varios arboles, que con una aportacion de energfa lo mas reducida posible presenten un efecto de dispersion mejorado en comparacion con el estado de la tecnica.

Sorprendentemente se ha encontrado que este objetivo se consigue mediante elementos de tornillo sin fin, cuyo perfil puede representarse a lo largo de toda la seccion transversal mediante una curva de perfil diferenciable de forma continua. El objeto de la invencion son, por lo tanto, elementos de tornillo sin fin para maquinas de tornillo sin fin de varios arboles con arboles de tornillo sin fin que giran por parejas en el mismo sentido y que se rascan por parejas exactamente con dos

5

10

15

20

25

30

35

40

45

o mas pasos de rosca helicoidal caracterizados porque el perfil de tornillo sin fin generador y el generado pueden representarse a lo largo de toda la seccion transversal en cada caso mediante una curva de perfil diferenciable de forma constante.

A este respecto, la invencion no esta limitada a elementos de tornillo sin fin con construccion modular habitual hoy dfa de un tornillo sin fin a partir de elementos de tornillo sin fin y arboles centrales sino tambien es aplicable a tornillos sin fin de construccion maciza. Por lo tanto, con el termino de elementos de tornillo sin fin tambien se entenderan tornillos sin fin de construccion maciza.

Los perfiles de la seccion transversal, denominados en lo sucesivo tambien de forma abreviada perfiles o tambien perfiles de tornillo sin fin, de los elementos de tornillo sin fin segun la invencion pueden describirse de forma unvoca mediante una disposicion de arcos de drculo. El perfil de tornillo sin fin de elementos de tornillo sin fin generadores y generados segun la invencion esta compuesto en conjunto por n arcos de drculo, siendo n superior o igual a cuatro. Cada uno de los n arcos de drculo tiene un punto inicial y un punto final. Los n arcos de drculo se prolongan tangencialmente unos en otros en sus puntos iniciales y finales, de modo que forman segun la invencion una curva de perfil diferenciable de forma continua.

La posicion de cada arco de drculo j (j=1 a n) puede definirse de forma unvoca mediante la indicacion de dos puntos diferentes. Convenientemente la posicion de un arco de drculo se definida por la indicacion del centro y del punto inicial o final. El tamano de un arco de drculo j individual esta definido por el radio rj y el angulo aj alrededor del centro entre el punto inicial y final, siendo el radio rj superior a 0 e inferior a la distancia entre ejes a entre los arboles y siendo el angulo aj en la medida de arco superior o igual a 0 e inferior o igual a 2n, siendo n la relacion entre la longitud de una circunferencia y su diametro.

A este respecto, los elementos de tornillo sin fin pueden presentar las caracterfsticas de que

- el perfil de tornillo sin fin generador y el perfil de tornillo sin fin generado estan dispuestos en un plano,

- el eje de giro del perfil de tornillo sin fin generador y el eje de giro del perfil de tornillo sin fin generado estan dispuestos a

una distancia a (distancia entre ejes) en cada caso en la direccion perpendicular respecto a dicho plano de los perfiles de tornillo sin fin, denominandose el punto de interseccion del eje de giro del perfil de tornillo sin fin generador con dicho plano el punto de giro del perfil de tornillo sin fin generador y el punto de interseccion del eje de giro del perfil de tornillo sin fin generado con dicho plano el punto de giro de perfil de tornillo sin fin generado,

- el numero de los arcos de drculo de todo el perfil de tornillo sin fin generador n es superior o igual a cuatro (n>4),

- el radio exterior ra del perfil de tornillo sin fin generador es superior a cero (ra>0) e inferior a la distancia entre ejes (ra<a),

- el radio del alma ri del perfil de tornillo sin fin generador es superior a cero (ri>0) e inferior o igual a ra (ri<ra),

- todos los arcos de drculo del perfil de tornillo sin fin generador se prolongan uno en el otro tangencialmente,

- los arcos de drculo forman un perfil de tornillo sin fin cerrado, es decir, la suma de todos los angulos aj de todos los

arcos de drculo j es igual a 2n, siendo n la relacion entre la longitud de una circunferencia y su diametro (n=3,14159),

- los arcos de drculo forman un perfil de tornillo sin fin convexo,

- cada uno de los arcos de drculo del perfil de tornillo sin fin generador esta dispuesto en el interior o en los lfmites de un

anillo circular con el radio exterior ra y el radio del alma ri, cuyo centro esta situado en el punto de giro del perfil de tornillo sin fin generador,

- al menos uno de los arcos de drculo del perfil de tornillo sin fin generador esta en contacto con el radio exterior ra del

perfil de tornillo sin fin generador en un punto Pa,

- al menos uno de los arcos de drculo del perfil de tornillo sin fin generador esta en contacto con el radio del alma ri del

perfil de tornillo sin fin generador en un punto Pi,

- el numero de arcos de drculo n' del perfil de tornillo sin fin generado es igual al numero de arcos de drculo n del perfil de

tornillo sin fin generador,

- el radio exterior ra' del perfil de tornillo sin fin generado es igual a la diferencia de la distancia entre ejes menos el radio

del alma ri del perfil de tornillo sin fin generador (ra' = a-ri),

- el radio del alma ri' del perfil de tornillo sin fin generado igual a la diferencia de la distancia entre ejes menos el radio

exterior ra del perfil de tornillo sin fin generador (ri' = a-ra),

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

- el angulo a del arco de drculo j' del perfil de tornillo sin fin generado es igual al angulo aj del arco de drculo j del perfil de

tornillo sin fin generador, siendo j y j' numeros enteros, que pasan todos juntos por todos los valores en el intervalo desde 1 hasta el numero de los arcos de drculo n o n',

- la suma del radio rj del arco de drculo j' del perfil de tornillo sin fin generado y el radio rj del arco de drculo j del perfil de

tornillo sin fin generador es igual a la distancia entre ejes a, siendo j y j' numeros enteros, que pasan todos juntos por todos los valores en el intervalo desde 1 hasta el numero de los arcos de drculo n o n',

- el centro del arco de drculo j' del perfil de tornillo sin fin generado tiene una distancia del centro del arco de drculo j del

perfil de tornillo sin fin generador que es igual a la distancia entre ejes a y el centro del arco de drculo j' del perfil de tornillo sin fin generado tiene una distancia del punto de giro del perfil de tornillo sin fin generado que es igual a la distancia del centro del arco de drculo j del perfil de tornillo sin fin generador del punto de giro del perfil de tornillo sin fin generador y la lmea de union entre el centro del arco de drculo j' del perfil de tornillo sin fin generado y el centro del arco de drculo j del perfil de tornillo sin fin generador es una paralela a una lmea de union entre el punto de giro del perfil de tornillo sin fin generado y el punto de giro del perfil de tornillo sin fin generador, siendo j y j' numeros enteros, que pasan todos juntos por todos los valores en el intervalo desde 1 hasta el numero de los arcos de drculo n o n',

- un punto inicial del arco de drculo j' del perfil de tornillo sin fin generado esta dispuesto respecto al centro del arco de

drculo j' del perfil de tornillo sin fin generado en una direccion que esta opuesta a la direccion que tiene un punto inicial del arco de drculo j del perfil de tornillo sin fin generador respecto al centro del arco de drculo j del perfil de tornillo sin fin generador, siendo j y j' numeros enteros, que pasan todos juntos por todos los valores en el intervalo desde 1 hasta el numero de los arcos de drculo n o n'.

Los perfiles de los elementos de tornillo sin fin estan caracterizados porque pueden ser construidos solo con regla de escuadra y compas. Asf la transicion tangencial entre el arco de drculo j y (j+1) del perfil de tornillo sin fin generador se construye trazandose un drculo alrededor del punto final del arco de drculo j con el radio rj+1 estando definido el punto de interseccion de este drculo dispuesto mas cerca del punto de giro del perfil de tornillo sin fin generador con la recta definida por el centro y el punto final del arco de drculo j el centro del arco de drculo (j+1). Es practico usar en lugar de la regla de escuadra y el compas un programa de ordenador para la construccion de los perfiles de tornillo sin fin.

Los elementos de tornillo sin fin segun la invencion pueden ser asimetricos o simetricos; los elementos de tornillo sin fin segun la invencion son preferiblemente simetricos. Los elementos de tornillo sin fin simetricos pueden presentar una simetna axial o puntual; los elementos de tornillo sin fin segun la invencion presentan preferiblemente una simetna axial.

Un perfil de tornillo sin fin con simetna axial con el numero de filetes Z puede dividirse en 2Z partes simetricas, pudiendo prolongarse las partes simetricas mediante reflexion unas en otras en los ejes de simetna. Gracias a su simetna, el perfil de un elemento de tornillo sin fin con simetna axial con un numero de filetes Z queda, por lo tanto, completamente definido por un tramo de perfil en una seccion de 360°/(2Z), que esta dispuesta entre dos ejes de simetna del perfil. El perfil restante resulta por reflexion del tramo de perfil en los ejes de simetna Z, que se cortan en el punto de giro y que dividen el angulo de 360° alrededor del punto de giro en angulos 2Z del tamano 360°/(2Z). En el caso de elementos de tornillo sin fin con simetna axial, son ademas iguales los perfiles de tornillo sin fin correspondientes en arboles adyacentes (perfil generador y generado), o pueden hacerse coincidir mediante rotacion [1].

Esto es valido de forma analoga para perfiles de tornillo sin fin con simetna puntual, en los que las partes simetricas pueden hacerse prolongar unas en otras en cada caso mediante reflexion puntual en el centro de simetna.

A continuacion, se describira una forma de realizacion especial de los elementos de tornillo sin fin segun la invencion, que esta caracterizada porque los elementos de tornillo sin fin presentan una simetna axial. El numero de filetes Z de los elementos de tornillo sin fin con simetna axial segun la invencion es preferiblemente de 2 a 8; de forma especialmente preferible es de 2 a 4.

La curva de perfil de la seccion transversal de los elementos de tornillo sin fin con simetna axial segun la invencion puede dividirse en tramos de perfil 2 Z, que pueden hacerse prolongar unos en otros mediante reflexion axial en los ejes de simetna del perfil. El numero de arcos de drculo n que forman uno de los tramos de perfil es preferiblemente de 2 a 8, de forma especialmente preferible de 2 a 4.

El perfil de los elementos de tornillo sin fin con simetna axial segun la invencion con el numero de filetes Z se destaca porque en el interior de un tramo de perfil en una seccion de 360°/(2 Z) solo existe un unico punto Pa, que tiene una distancia del punto de giro que corresponde al radio exterior ra del elemento de tornillo sin fin. Dicho de otro modo, solo existe un punto Pa en el interior del tramo de perfil que esta situado en un drculo alrededor de un punto de giro con el radio exterior ra (drculo exterior).

Mientras que en los perfiles de tornillo sin fin segun el estado de la tecnica todos los puntos en la zona del angulo de

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

cresta KW limpian la carcasa con rendija estrecha (vease p.ej. la figura 1), en el perfil de elementos de tomillo sin fin con simetna axial segun la invencion solo es el punto Pa indicado en el radio exterior (vease p.ej. la figura 2a).

Por razones practicas, la descripcion expuesta a continuacion se basara en un sistema de coordenadas cartesianas, cuyo origen esta formado por el punto de giro D de un elemento de tornillo sin fin. El eje x del sistema de coordenadas cartesianas pasa por el punto Pa; el eje y esta dispuesto en el punto de giro D en la direction perpendicular respecto al eje x. En la figura 2a se muestra un sistema de coordenadas de este tipo.

Ademas, es razonable usar datos de referencia sin dimensiones para simplificar la transferibilidad a distintos tamanos constructivos de extrusoras. Como magnitud de referencia para magnitudes geometricas, como por ejemplo longitudes o radios, se ofrece la distancia entre ejes a, puesto que esta magnitud no puede variar en una extrusora. Para las figuras son validas las siguientes convenciones. Las coordenadas x e y tienen su origen en el punto de giro de uno de los arboles. Todas las indicaciones de angulos se realizan en la medida de arco. Todas las demas indicaciones de medidas son normalizadas respecto a la distancia entre ejes y estan representadas por mayusculas: A = a/a; Rj= r/a; RA = ra/a; RI = ri/a, etc.

El tramo de perfil de un elemento de tornillo sin fin con simetna axial segun la invencion esta caracterizado porque entre el punto Pa, que esta situado en el radio exterior del perfil y un punto Pi, que esta situado en el radio del alma del perfil, esta formado por arcos de drculo que se prolongan tangencialmente unos en otros, encerrando las rectas DPa y DPi que pasan por los puntos Pa y Pi y que se cortan en el punto de giro D un angulo de 360°/(2Z).

En una forma de realization especial, el tramo de perfil de un elemento de tornillo sin fin segun la invencion entre los puntos Pa y Pi esta formado por exactamente dos arcos de drculo. Los arcos de drculo se prolongan unos en otros en un punto Pfp y forman segun la invencion a lo largo de todo el tramo de perfil una curva diferenciable de forma continua. En el punto Pfp los arcos de drculo son tangentes a una recta FP. La recta FP se extiende a una distancia del punto de giro, que corresponde a la mitad de la distancia entre ejes A y tiene un paso (en la medida de arco) de -1/tan(rc/2-Z)). El punto Pfp tiene una distancia del punto de giro de una tangente al drculo exterior en el punto Pa con la recta FP que corresponde a la distancia entre el punto de intersection y Pa. Una ortogonal formada desde el punto Pfp a la recta FP corta la recta DPa que pasa por el punto Pa y el punto de giro en el centro Mi de un primer arco de drculo generador de perfil 1, mientras que corta la recta DPi, que pasa por el punto Pi y el punto de giro, en el centro Mi del otro arco de drculo 1' generador de perfil (vease para mayor claridad la figura 2a). El radio Ri2K del arco de drculo generador de perfil 1 corresponde por lo tanto al recorrido M1Pa; el radio R12K del arco de drculo 1' corresponde al recorrido M1P1.

En otra forma de realizacion especial, el tramo de perfil de un elemento de tornillo sin fin segun la invencion entre los puntos Pa y Pi esta formado por exactamente tres arcos de drculo. De este modo se obtiene un grado de libertad adicional y puede configurarse de forma mas estrecha el perfil en la zona del punto Pa, que limpia la pared de cilindro, eligiendose un radio pequeno, por lo que se reduce aun mas la disipacion de la energfa.

La figura 2b muestra a modo de ejemplo un tramo de perfil de un elemento de tornillo sin fin de dos filetes segun la invencion formado por tres arcos de drculo. El radio R1 del arco de drculo 1, que comienza en el punto Pa, puede elegirse libremente en los lnriites 0<R1< R12K Su centro M1 esta situado en la lmea de union D-Pa.

El radio del arco de drculo 3, que comienza en el punto Pi tiene un radio de R3 = A-R1. Su centro M3 esta situado en la lmea D-P|.

Entre estos dos arcos de drculo esta dispuesto de modo diferenciable de forma continua un arco de drculo 2 con el radio R2 = A/2. Su centro M2 se encuentra a una distancia A/2-R1 del punto P1 y a la distancia R3-A/2 del punto M3. El arco de drculo 1 esta limitado, por un lado, por Pa y, por otro lado, por el punto de interseccion con la recta que pasa por P1 y P2.

El arco de drculo 3 esta limitado, por un lado, por Pi y, por otro lado, por el punto de interseccion con la recta por M2 y M3.

Gracias a la libertad de election de uno de los radios R1 o R3 es posible construir para la distancia entre ejes A determinada distintos perfiles de tornillo sin fin segun la invencion que rascan exactamente. Por lo tanto, tambien es posible construir perfiles de tornillo sin fin asimetricos segun la invencion previendose en cada caso en secciones correspondientes del tamano 360°/(2 Z) del perfil de tornillo sin fin en los dos arboles el mismo perfil de tornillo sin fin, realizandose no obstante las secciones del tamano 360°/(2 Z) en un arbol de distintas formas. Estas construcciones son razonables cuando deben imponerse al material transportado en el marco de las tareas de dispersion deformaciones especiales, por ejemplo una compresion lenta seguida por una expansion rapida.

Los elementos de tornillo sin fin que estan formados en el interior de un tramo de perfil del tamano 360°/(2 Z) por mas de tres arcos de drculo, tambien forman parte del objeto de la presente invencion. Segun la invencion, los arcos de drculo se prolongan tangencialmente unos en otros en sus puntos iniciales y finales.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

La relacion RA = ra/a del radio exterior ra del elemento de tornillo sin fin respecto a la distancia entre ejes a esta situada para tornillos sin fin de dos filetes segun la invencion preferiblemente entre 0,54 y 0,7 y de forma especialmente preferible entre 0,58 y 0,63, para tornillos sin fin de tres filetes preferiblemente entre 0,53 y 0,57 y de forma especialmente preferible entre 0,54 y 0,56, asf como para tornillos sin fin de cuatro filetes preferiblemente entre 0,515 y 0,535.

Los elementos de tornillo sin fin segun la invencion pueden estar realizados como elementos transportadores o elementos amasadores o elementos mezcladores.

Como es sabido, un elemento transportador se destaca porque (vease por ejemplo [1], paginas 227 - 248) el perfil de tornillo sin fin se tuerce en la direccion axial continuamente de forma helicoidal y se prolonga. A este respecto, el elemento transportador puede ser de paso derecho o izquierdo. El paso t del elemento transportador puede adoptar p.ej. valores de 0,1 veces a 10 veces el diametro exterior, entendiendose por paso la longitud axial que es necesaria para una vuelta completa del perfil de tornillo sin fin. El paso t esta situado preferiblemente en el intervalo de 0,3 veces a 3 veces el diametro exterior. La longitud axial de un elemento transportador esta realizada por razones practicas preferiblemente como multiplos de numeros enteros de t/Z.

Como es sabido, un elemento amasador se destaca porque (vease por ejemplo [1], paginas 227-248) el perfil de tornillo sin fin se prolonga en la direccion axial por tramos en forma de discos amasadores. La disposicion de discos amasadores puede realizarse con paso derecho o izquierdo o de forma neutra. La longitud axial de los discos amasadores esta situada preferiblemente en el intervalo de 0,02 veces a 2 veces el diametro exterior. La distancia axial entre dos discos amasadores adyacentes esta situada preferiblemente en el intervalo de 0,001 veces a 0,1 veces el diametro exterior.

Como es sabido, los elementos mezcladores estan formados porque (vease por ejemplo [1], paginas 227 - 248) los elementos transportadores estan realizados con perforaciones en las crestas de los tornillos sin fin. Los elementos mezcladores pueden ser de paso derecho o izquierdo. Su paso t esta situado preferiblemente en el intervalo de 0,1 veces a 10 veces el diametro exterior. La longitud axial de un elemento mezclador esta realizada de forma analoga a los elementos transportadores preferiblemente en multiplos de numero entero de t/Z. Las perforaciones tienen preferiblemente la forma de una ranura en u o en v. Si el elemento mezclador esta formado partiendo de un elemento activo en el transporte, las ranuras estan dispuestas preferiblemente para que transporten en la direccion opuesta o en paralelo al eje.

El objeto de la presente invencion es, ademas, un procedimiento para producir los elementos de tornillo sin fin segun la invencion. Los elementos de tornillo sin fin segun la invencion se destacan por un perfil que puede representarse mediante una curva diferenciable de forma continua. El procedimiento segun la invencion para producir elementos de tornillo sin fin para maquinas de tornillo sin fin de varios arboles con arboles de tornillo sin fin que giran por parejas en el mismo sentido y que se rascan por parejas exactamente a una distancia entre ejes a con dos o varios pasos de rosca helicoidal esta caracterizado porque los perfiles de tornillo sin fin en toda la seccion transversal estan formados por n arcos de drculo, siendo n un numero entero superior o igual a 4.

A este respecto, el procedimiento puede presentar las caracterfsticas de que

- un radio exterior ra del perfil de tornillo sin fin generador se elige superior a 0 (ra>0) e inferior que la distancia entre ejes

(ra<a),

- un radio del alma ri del perfil de tornillo sin fin generador se elige superior a 0 (ri>0) e inferior o igual a ra (ri<ra),

- los arcos de drculo estan dispuestos uno tras otro mediante definicion de su posicion y tamano de tal modo que todos

los arcos de drculo del perfil de tornillo sin fin generador se prolongan tangencialmente unos en otros y los arcos de drculo forman un perfil de tornillo sin fin cerrado, convexo, estando dispuesto cada uno de los arcos de drculo del perfil de tornillo sin fin generador en el interior o en los lfmites de un anillo circular con el radio exterior ra y el radio del alma ri, cuyos centros estan situados en el punto de giro del perfil de tornillo sin fin generador, estando al menos uno de los arcos de drculo del perfil de tornillo sin fin generador en contacto con el radio exterior ra del perfil de tornillo sin fin generador en un punto Pa y estando al menos uno de los arcos de drculo del perfil de tornillo sin fin generador en contacto con el radio del alma ri del perfil de tornillo sin fin generador en un punto P1,

- resultando los arcos de drculo n' del perfil de tornillo sin fin generado de los n arcos de drculo del perfil de tornillo sin fin

generador, porque

o el numero de arcos de drculo n' del perfil de tornillo sin fin generado es igual al numero de los arcos de drculo n del perfil de tornillo sin fin generador,

o el radio exterior ra' del perfil de tornillo sin fin generado es igual a la diferencia de la distancia entre ejes menos el radio del alma ri del perfil de tornillo sin fin generador (ra' = a-ri),

o el radio del alma ri' del perfil de tornillo sin fin generado es igual a la diferencia de la distancia entre ejes a menos

6

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

el radio exterior ra del perfil de tornillo sin fin generador (ri' = a-ra),

o el angulo q' del arco de drculo j' del perfil de tornillo sin fin generado es igual al angulo q del arco de drculo j del perfil de tornillo sin fin generador, siendo j y j' numeros enteros, que pasan todos juntos por todos los valores en el intervalo desde 1 hasta el numero de los arcos de drculo n o n',

o la suma del radio rj' del arco de drculo j' del perfil de tornillo sin fin generado y el radio rj del arco de drculo j del perfil de tornillo sin fin generador es igual a la distancia entre ejes a, siendo j y j' numeros enteros, que pasan juntos por todos los valores en el intervalo desde 1 hasta el numero de los arcos de drculo n o n',

o el centro del arco de drculo j' del perfil de tornillo sin fin generado tiene una distancia del centro del arco de drculo j del perfil de tornillo sin fin generador que es igual a la distancia entre ejes a y el centro del arco de drculo j' del perfil de tornillo sin fin generado tiene una distancia del punto de giro del perfil de tornillo sin fin generado que es igual a la distancia del centro del arco de drculo j del perfil de tornillo sin fin generador del punto de giro del perfil de tornillo sin fin generador y la lmea de union entre el centro del arco de drculo j' del perfil de tornillo sin fin generado y el centro del arco de drculo j del perfil de tornillo sin fin generador es una paralela a una lmea de union entre el punto de giro del perfil de tornillo sin fin generado y el punto de giro del perfil de tornillo sin fin generador, siendo j y j' numeros enteros, que pasan todos juntos por todos los valores en el intervalo desde 1 hasta el numero de los arcos de drculo n o n'

o el punto inicial del arco de drculo j' del perfil de tornillo sin fin generado esta situado en una direccion respecto al centro del arco de drculo j' del perfil de tornillo sin fin generado que esta opuesta a la direccion que tiene un punto inicial del arco de drculo j del perfil de tornillo sin fin generador respecto al centro del arco de drculo j del perfil de tornillo sin fin generador, siendo j y j' numeros enteros, que pasan todos juntos por todos los valores en el intervalo desde 1 hasta el numero de los arcos de drculo n o n'.

El procedimiento segun la invencion esta caracterizado porque puede realizarse solo con regla de escuadra y compas. Asf se construye la transicion tangencial entre el arco de drculo j y (j+1) del perfil de tornillo sin fin generador trazandose un drculo alrededor del punto final del arco de drculo j con el radio rj+1 siendo el punto de interseccion de este drculo dispuesto mas cerca del punto de giro del perfil de tornillo sin fin generador con la recta definida por el centro y el punto final del arco de drculo j el centro del arco de drculo (j+1). Es recomendable realizar el procedimiento para producir los perfiles de tornillo sin fin en un ordenador. En este caso, las medidas de los elementos de tornillo sin fin se presentan en una forma en la que pueden alimentarse a una maquina de fresar CAD para producir los elementos de tornillo sin fin. El objeto de la presente invencion es, por lo tanto, tambien un producto en forma de programa de ordenador con medios de codigos de programa para realizar el procedimiento segun la invencion para producir los perfiles de tornillo sin fin segun la invencion en un ordenador. En una forma de realizacion preferible, un usuario del producto en forma del programa de ordenador dispone de una interfaz del usuario preferiblemente grafica, con cuya ayuda puede introducir los parametros a elegir (numero de los arcos de drculo del perfil de tornillo sin fin generador y generado, radios, angulos). De forma preferible es asistido por un sistema de ordenador que indica al usuario cuando por la eleccion de los valores de los parametros resultan perfiles de tornillo sin fin, que no se rascan exactamente por parejas. De forma preferible, es apoyado al introducir los valores de los parametros de tal forma que se indican los intervalos de valores de parametros permitidos. Por valores de parametros permitidos se entienden aquellas combinaciones de valores de parametros que conducen a perfiles de tornillo sin fin que rascan exactamente por parejas.

En una forma de realizacion preferible, no solo los perfiles sino los elementos de tornillo sin fin completos son construidos virtualmente en el ordenador. El resultado de la construccion se emite preferiblemente en forma de dibujos de construccion en una pantalla o en una impresora. Tambien es concebible emitir el resultado como fichero electronico, que en una forma de realizacion preferible puede transmitirse a una maquina de fresar CAD para producir los elementos de tornillo sin fin correspondientes.

Despues de haber producido el perfil de la forma descrita, los elementos de tornillo sin fin segun la invencion pueden producirse p.ej. con una maquina de fresar. Los materiales preferibles para producir los elementos de tornillo sin fin son aceros, en particular aceros para nitrurar, aceros al cromo, aceros para herramientas y aceros inoxidables, asf como materiales compuestos metalicos, obtenidos por pulvimetalurgia basados en hierro, mquel o cobalto.

El procedimiento segun la invencion permite configurar el perfil de un tornillo sin fin desde el principio de tal modo que es adecuado de forma optima para una tarea predeterminada. La mayor parte de los elementos de tornillo sin fin conocidos por el estado de la tecnica no estan configurados de forma optima para una tarea concreta. Por lo contrario, los fabricantes suministran elementos de tornillo sin fin (elementos transportadores, elementos amasadores y elementos mezcladores) de un sistema modular fijo, independientemente de una tarea concreta. Gracias al procedimiento segun la invencion es posible configurar el perfil de elementos de tornillo sin fin autolimpiantes de forma casi completamente libre y optimizar por lo tanto para una aplicacion mediante una variacion minima de parametros para la aplicacion en cuestion. En este contexto se indica que no esta limitado el numero de arcos de drculo para producir perfiles de tornillo sin fin.

7

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Gracias a ello es posible aproximar los perfiles de tornillo sin fin que no estan formados por arcos de drculo y que por lo tanto no son autolimpiantes mediante un numero suficientemente elevado de arcos de drculo con una exactitud deseada. A este respecto, el perfil aproximado mediante arcos de drculo es naturalmente autolimpiante.

Tambien se indica que a partir de un perfil de tornillo sin fin (generador o generado) puede calcularse el perfil del corte longitudinal correspondiente. Se aprovecha preferiblemente cada arco de drculo de un perfil de tornillo sin fin para calcular mediante una funcion explfcita una parte del corte longitudinal que forma parte de este arco de drculo. Para calcular la distancia s de un punto de un arco de drculo de un perfil de tornillo sin fin se determina en una primera etapa el punto de interseccion (Sx, Sy) de una recta g, caracterizada porque dicha recta esta situada en el plano del perfil de tornillo sin fin, pasa por el punto de giro del perfil de tornillo sin fin estando definida la orientacion de la recta por el angulo 9, con un arco de drculo kb, caracterizado por su radio r y la posicion de su centro (Mx, My). En una segunda etapa se calcula la distancia del punto de interseccion (Sx, Sy) del punto de giro del perfil de tornillo sin fin. El calculo de un punto de interseccion de una recta con un arco de drculo puede representarse mediante una funcion explfcita. Lo mismo es valido para el calculo de la distancia. Para la distancia es valido, por lo tanto, s=s(9, r, Mx, My). El angulo 9 puede convertirse con un paso t conocido de un elemento de tornillo sin fin mediante 9/2r*t en una posicion axial z_ax, de modo que para la distancia s=s es valido (z_ax, r, Mx, My)=s(9/2r*t, r, Mx, My). La funcion s(z_ax, r, Mx, My) describe el corte longitudinal buscado para un arco de drculo del perfil de tornillo sin fin.

El objeto de la presente invencion es ademas el uso de los elementos de tornillo sin fin segun la invencion en maquinas de tornillo sin fin de varios arboles. Los elementos de tornillo sin fin segun la invencion se usan preferiblemente en maquinas de tornillo sin fin de dos arboles. Los elementos de tornillo sin fin pueden presentarse en las maquinas de tornillo sin fin de varios arboles en forma de elementos amasadores, mezcladores o transportadores. Tambien es posible combinar elementos amasadores, elementos transportadores y elementos mezcladores entre sf en una maquina de tornillo sin fin. Los elementos de tornillo sin fin segun la invencion tambien pueden combinarse con otros elementos de tornillo sin fin, que se conocen p.ej. por el estado de la tecnica.

Los elementos de tornillo sin fin segun la invencion forman en las maquinas de tornillo sin fin de varios arboles con arboles de tornillo sin fin que giran por parejas en el mismo sentido y que se rascan por parejas exactamente un canal que pasa por toda su circunferencia. A este respecto, el canal presenta una anchura de canal que aumenta y se reduce alternativamente. Un canal de este tipo se denomina aqrn canal convergente-divergente. En un canal convergente- divergente de este tipo se produce en el servicio a lo largo de toda su longitud una combinacion de flujo de cizallamiento y de flujo extensional, que tiene un efecto de dispersion muy bueno. La aportacion de energfa es reducida en comparacion con los elementos de tornillo sin fin convencionales, conocidos por el estado de la tecnica, con un codo en el perfil.

Unos discos circulares dispuestos de forma excentrica tambien forman un canal convergente-divergente. Los elementos de tornillo sin fin segun la invencion presentan, no obstante, una zona circunferencial mas reducida, en la que existe una rendija muy estrecha, como discos circulares dispuestos de forma excentrica. Por lo tanto, la aportacion de energfa es reducida al usarse los elementos de tornillo sin fin segun la invencion en maquinas de tornillo sin fin de varios arboles en comparacion con el uso de discos circulares dispuesto de forma excentrica.

A continuacion, la invencion se explicara mas detalladamente a modo de ejemplo con ayuda de las figuras, aunque sin limitarla a estos.

Es recomendable trabajar con datos de referencia sin dimensiones para simplificar la transferibilidad a distintos tamanos constructivos de extrusoras. Como magnitud de referencia para magnitudes geometricas, como por ejemplo longitudes o radios, se ofrece la distancia entre ejes a, puesto que esta magnitud no puede variar en una extrusora.

Para las figuras son validas las siguientes convenciones. Las coordenadas x e y tienen su origen en el punto de giro de uno de los arboles. Todas las indicaciones de angulos se realizan en la medida de arco. Todas las demas indicaciones de medidas son normalizadas respecto a la distancia entre ejes y estan representadas por mayusculas: A = a/a; Rj= r/a; RA = ra/a; RI = ri/a; T = t/a, etc. Mx y My son las coordenadas x e y del centro de drculo de un arco de drculo generador de perfil, R es el radio normalizado respecto a la distancia entre ejes a y a es el angulo de arco del arco de drculo. Ademas, RG significa radio de carcasa normalizado, RV = radio de carcasa virtual normalizado, RA = radio exterior normalizado del perfil que rasca exactamente, RF = radio exterior normalizado del tornillo sin fin a fabricar, S = juego normalizado entre los tornillos sin fin (rendija), D = juego normalizado del tornillo sin fin respecto a la carcasa, VPR = importe normalizado del desplazamiento del perfil, VPW = angulo del desplazamiento del perfil en la medida de arco, VLR = importe normalizado del desplazamiento del arbol izquierdo, VLW = angulo del desplazamiento del arbol izquierdo, VRR = importe normalizado del desplazamiento del arbol derecho, VRW = angulo del desplazamiento del arbol derecho.

La figura 1 muestra en seccion transversal dos elementos de tornillo sin fin dispuesto a una distancia A uno de otro, que rascan exactamente, de dos filetes segun el estado de la tecnica. Los elementos de tornillo sin fin disponen del mismo perfil con simetna axial. El elemento de tornillo sin fin derecho esta girado 90° respecto al izquierdo. Los puntos

designados con 1-1 indican los puntos de giro de los arboles, en los que estan dispuestos los elementos de tomillo sin fin. El perfil mostrado esta compuesto por varios tramos simetricos. En las transiciones de los tramos se producen codos (uno de los codos esta designado con una flecha con 1-2). En la zona del angulo de cresta KW, el producto esta sometido en el servicio de una maquina de tornillo sin fin de varios arboles con elementos de tornillo sin fin de este tipo a un 5 cizallamiento elevado sin extension.

Este inconveniente se evita mediante un elemento de tornillo sin fin segun la invencion con un perfil segun la figura 2. La figura 2a muestra en seccion transversal un cuarto del perfil de un elemento de tornillo sin fin de dos filetes que rasca exactamente (elemento de tornillo sin fin generador). El perfil tiene una simetna axial respecto al eje x e y, de modo que todo el perfil resultana por reflexion del cuarto mostrado en el eje x e y. El perfil del elemento de tornillo sin fin 10 correspondiente (generado) resulta tras giro del perfil del elemento de tornillo sin fin generador alrededor de un angulo de 90°. El origen de las coordenadas marca en esta y en todas las demas figuras el punto de giro D del arbol. Con el radio exterior RA se ha trazado un drculo con trazo interrumpido alrededor del perfil. El taladro de carcasa esta representado por un drculo concentrico respecto a este, con un radio RG mas grande en comparacion con el radio exterior alrededor del juego S. (RG = RA+S). El perfil de tornillo sin fin segun la figura 2a esta formado por dos arcos de drculo, que se 15 prolongan uno en otro sin codo. Las coordenadas de los arcos de drculo se indican en la figura 2a. El centro M1 del drculo 1 esta situado en la horizontal que pasa por el punto de giro y el centro Mr del drculo 1' en la lmea vertical que pasa por el punto de giro (M-iy = 0; Mrx = 0). La transicion del drculo 1 al drculo 1' se realiza en el punto Pfp, en el que los dos drculos son tangentes a la recta FP.

La construccion del tramo de perfil mostrado puede realizarse mediante las siguientes etapas:

20 - determinacion de un punto Pa a una distancia del punto de giro D del elemento de tornillo sin fin, que corresponde al

radio exterior RA del elemento de tornillo sin fin,

- determinacion de un punto Pl a una distancia del punto de giro D del elemento de tornillo sin fin, que corresponde al radio

interior RI del elemento de tornillo sin fin, estando dispuesto el Pl en una recta DPi que pasa por el punto D, que encierra con una recta DPa que pasa por los puntos Pa y D un angulo de 360°/(2Z),

25 - determinacion de una recta FP con una distancia del punto de giro D que corresponde a la mitad de la distancia entre

ejes A del elemento de tornillo sin fin y con un paso en la medida de arco de -1/tan(rc/2Z)),

- determinacion del punto de interseccion de la tangente Ta en el punto Pa en el drculo exterior con radio RA alrededor del

punto de giro D con la recta FP y determinacion del punto Pfp en la recta FP, que tiene la misma distancia del punto de interseccion que Pa y que tiene una distancia inferior al punto de giro que lo que corresponde al radio RA,

30 - determinacion del centro M1, que esta situado en el punto de interseccion de la ortogonal respecto a la recta FP en el

punto Pfp con la recta DPa,

- determinacion del centro Mr, que esta situado en el punto de interseccion de la ortogonal respecto a la recta FP en el

punto Pfp con la recta DP1,

- generacion de un arco de drculo 1 alrededor del centro M1 entre los puntos Pa y Pfp,

35 - generacion de un arco de drculo 1' alrededor del centro Mr entre los puntos P1 y Pfp.

La figura 2b muestra a modo de ejemplo un tramo de perfil de un elemento de tornillo sin fin segun la invencion de dos filetes formado por tres drculos. El punto D indica el punto de giro del elemento de tornillo sin fin (elemento de tornillo sin fin generador). A una distancia A del punto de giro D se encuentra el punto de giro del elemento de tornillo sin fin correspondiente (elemento de tornillo sin fin generado). Alrededor del punto de giro D esta dibujado un drculo (drculo 40 interior) con el radio del alma RI y un drculo (drculo exterior) con el radio exterior RA del elemento de tornillo sin fin. El drculo interior y el drculo exterior forman un anillo circular. Todos los puntos del tramo de perfil, asf como del perfil total que resulta de ello del elemento de tornillo sin fin segun la invencion estan situados en este anillo circular. El punto Pa indica un punto inicial de un primer arco de drculo 1 con el radio R1 y el centro M1 que esta situado en la lmea de union D- Pa. El punto Pa esta situado en el drculo exterior. El punto Pl indica un punto inicial de un arco de drculo 3 con el radio R3 45 = A - R1. Su centro M3 esta situado en el trayecto D-Pl. Entre el arco de drculo 1 y el arco de drculo 3 sigue un arco de

drculo 2 continuamente diferenciable con el radio R2 = A/2. Su centro M2 se encuentra a una distancia (A/2)-R1 del punto P1 y a una distancia R3 -(A/2) del punto M3. Gracias a una reflexion continua del tramo de perfil mostrado en una recta que pasa por los puntos D y Pa y una recta que pasa por los puntos D y Pl puede construirse el perfil total del elemento de tornillo sin fin segun la invencion (elemento de tornillo sin fin generador). El perfil del elemento de tornillo sin fin 50 correspondiente (elemento de tornillo sin fin generado) resulta aqrn simplemente por giro de 90° del perfil del perfil de tornillo sin fin generador alrededor del punto de giro D.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

La figura 2c muestra un ejemplo de elementos de tornillo sin fin segun la invencion en los que los tramos de perfil indicados por lmeas de trazo interrumpido no pueden hacerse coincidir por reflexion axial con los tramos de perfil indicados por las lmeas de trazo continuo. En lugar de ello, los perfiles tienen una simetna puntual respecto al punto de giro.

Una forma de realizacion especial de elementos de tornillo sin fin segun la invencion esta representada a modo de ejemplo en la figura 3. Esta caracterizada porque los taladros de la carcasa estan realizados con un radio mas grande que el radio exterior de los perfiles de tornillo sin fin y los perfiles de tornillo sin fin estan desplazados por parejas respecto a los centros de los taladros de la carcasa manteniendose no obstante los puntos de giro (representados por drculos pequenos) en los centros de los taladros de la carcasa. De este modo resulta sorprendentemente otra reduccion clara de la aportacion de energfa. Los elementos de tornillo sin fin que de este modo son rotatorios de forma excentrica pueden ser desplazados a libre eleccion en el interior de los taladros de la carcasa. En la figura 3 esta representado el caso a destacar especialmente de que los dos perfiles se desplazan paralelamente el mismo valor en direccion a una recta, que pasa por los dos puntos de giro, de forma perpendicular a la misma, hasta entrar en contacto con el contorno de la carcasa. De este modo se consigue que los tornillos sin fin se rasquen exactamente uno a otro, aunque la carcasa solo se rasca exactamente con en cada caso una de las dos crestas de tornillo sin fin de cada arbol. Esta disposicion presenta una limpieza completa de todas las superficies quedando reducida al mismo tiempo la aportacion de energfa.

Hasta ahora, solo se ha hablado de perfiles de tornillo sin fin que rascan exactamente. En las maquinas realizadas de forma tecnica, no obstante, es necesario desviarse de la geometna que rasca exactamente en el sentido que se respeten en la limpieza rendijas exactamente definidas. Esto es necesario para impedir un “agarrotamiento” metalico, para compensar tolerancias de fabricacion y para evitar una disipacion excesiva de la energfa en las rendijas. Son posibles distintas estrategias para producir rendijas uniformes. Lo mas extendido es producir rendijas que son equidistantes en una seccion longitudinal de la maquina. El procedimiento para producir los perfiles de tornillo sin fin correspondientes esta representado en [1] en las paginas 103 y siguientes. Las reglas para producir perfiles de tornillo sin fin con rendijas definidas son aplicables a los elementos de tornillo sin fin segun la invencion.

La figura 4 muestra ejemplos de perfiles de elementos de tornillo sin fin segun la invencion con rendijas (juegos). En la figura 4a, la rendija S se ha elegido en la limpieza mutua entre los tornillos sin fin del mismo tamano que la rendija D en la limpieza de la carcasa. En la figura 4b, la rendija S es mas pequena que D y en las figuras 4c y 4d, por lo contrario, D es mas pequeno que S.

Con la figura 5 se muestra que tambien se obtienen perfiles excentricos porque se construye un perfil de tornillo sin fin con rendijas y desplazandose a continuacion los perfiles en el interior de las rendijas. Los perfiles de las figuras 5a-d son identicos con el perfil de la figura 4d. El desplazamiento se realiza respecto a una recta que pasa por los puntos de giro de los elementos de tornillo sin fin en la figura 5a en un angulo de 0°, en la figura 5b en un angulo de 30°, en la figura 5c en un angulo de 60° y en la figura 5d en un angulo de 90°.

La figura 5 muestra ejemplos en los que se desplazan los dos arboles con el mismo vector de desplazamiento. En principio, tambien es posible desplazar los dos arboles en el interior de los juegos con un vector diferente. En este caso se obtienen perfiles que se limpian con una rendija que varfa durante una vuelta de los arboles.

Como es sabido, el efecto de transporte de una pareja de perfiles se produce porque los perfiles se tuercen continuamente de forma helicoidal en la direccion axial. De este modo se produce una rosca transportadora, como esta representada a tftulo de ejemplo en la figura 6a.

Se obtienen elementos amasadores con mayor capacidad de dispersion en comparacion con la rosca transportadora si en el eje se disponen discos prismaticos de perfiles autolimpiantes girados unos respecto a los otros un angulo de desplazamiento. La figura 6b muestra un ejemplo para un elemento amasador con siete discos amasadores, que estan dispuestos con un angulo de desplazamiento de 30° en el eje.

En las figuras 1 a 6 se han mostrado exclusivamente elementos de tornillo sin fin de dos filetes. No obstante, los mismos principios tambien pueden aplicarse a elementos de tornillo sin fin con tres y mas filetes. La figura 7 muestra en seccion transversal dos elementos de tornillo sin fin de tres filetes segun el estado de la tecnica (vease p.ej. [1], pagina 103). El perfil de tres filetes en la figura 7 esta formado por tres tramos simetricos. En las transiciones de los tramos se producen codos, y el perfil forma la cresta del tornillo sin fin (marcado a modo de ejemplo mediante la flecha con 7-1). Aqrn, el perfil gira con una distancia reducida de la carcasa e impone a los polfmeros fundidos un cizallamiento puro con los inconvenientes descritos.

La figura 8 muestra, en cambio, un tramo de perfil de un elemento de tornillo sin fin de tres filetes segun la invencion. Puesto que el perfil tiene una simetna axial respecto a tres rectas dispuestos en un angulo de 60° una respecto a la otra (S1, S2, S3), que pasan por el origen de las coordenadas, aqrn solo se muestra un detalle de 60°. Todo el perfil resulta por la reflexion continua de la curva de perfil mostrada en las rectas de reflexion S1, S2 y S3. La curva de perfil esta formada

en el tramo mostrado entre las rectas S1 y S3 por dos arcos de drculo. Para el tomillo sin fin resulta un canal convergente-divergente, que impone al producto a mezclar a lo largo de toda su circunferencia una combinacion de flujo de cizallamiento y de flujo extensional. La transicion tangencial entre los drculos 1 y 1' generadores del perfil se produce en el punto en el que el perfil es tangente a la recta FP. Para perfiles de tres filetes, la recta FP se extiende a una distancia 5 que corresponde a la mitad de la distancia entre ejes del punto de giro con un paso de -1,73. La construccion mostrada en la figura 8 puede aplicarse de forma analoga para todas las relaciones de radio exterior de tornillo sin fin a la distancia entre ejes de 0,5 a 0,577. Para los perfiles de tres filetes pueden construirse perfiles que giran de forma excentrica. Los perfiles de tornillo sin fin de este tipo se muestran en las figuras 9 a-d. El modo de proceder es analogo al modo de proceder con los perfiles de dos filetes. El radio exterior del perfil se reduce en comparacion con el radio de la carcasa y el 10 perfil se desplaza por parejas, manteniendose el punto de giro de forma centrica respecto a la carcasa: Son especialmente interesantes los elementos de tornillo sin fin en los que los tornillos sin fin se limpian completamente unos a otros y en los que la carcasa se limpia con solo una de tres crestas. En la figura 9a se muestra como se produce un perfil de este tipo desplazandose el perfil en la direccion horizontal hacia la derecha, hasta que la cresta derecha del tornillo sin fin tope con el contorno de la carcasa. En esta disposicion se producen pasos de rosca helicoidales simetricos entre el 15 perfil y la carcasa. Otras disposiciones, en las que una de las tres crestas de tornillo sin fin limpia la carcasa, se obtienen en caso de un desplazamiento de los perfiles en un angulo de 20° (figura 9b) o 40° respecto a una recta, que pasa por los puntos de giro (figura 9c). En estos perfiles, el paso de rosca helicoidal que se produce es asimetrico. A medida que aumenta el desplazamiento se forma una zona con un cizallamiento mas intenso (en las figuras 9b y 9c arriba) y una zona con un cizallamiento menos intenso (en las figuras 9b y 9c abajo). En caso de un desplazamiento del perfil en un angulo 20 de 60° respecto a una recta que pasa por los puntos de giro (figura 9d), puede producirse una disposicion en la que dos de tres crestas limpian la carcasa. Aqrn es donde mas marcada es la asimetna. Se forman dos zonas con una carga a cizallamiento muy intensa (en la figura 9d arriba) y una zona con una carga a cizallamiento reducida (en la figura 9d abajo). La masa a procesar esta expuesta, por lo tanto, a solicitaciones con cambios extremadamente grandes, lo cual es util en tareas de dispersion.

25 La formacion de rendijas en la limpieza mutua de los perfiles y en la limpieza de la carcasa se realiza de forma exactamente igual que en el modo de proceder con los perfiles de dos filetes.

Los perfiles de tres filetes pueden usarse segun la invencion como rosca transportadora continua segun la figura 10a o como discos amasadores segun la figura 10b.

Los perfiles de tornillo sin fin de cuatro filetes y con simetna axial estan completamente definidos por un tramo de 45° del 30 perfil de tornillo sin fin. La figura 11 muestra un tramo de perfil de un elemento de tornillo sin fin de cuatro filetes y con simetna axial segun la invencion que esta formado por dos segmentos de drculo. La construccion ha de aplicarse de forma analoga para todas las relaciones del radio exterior del tornillo sin fin a la distancia entre ejes de 0,5 a 0,541.

La formacion de perfiles excentricos y la formacion de rendijas en la limpieza se realizan de forma similar que en el caso de los perfiles de dos y tres filetes y no se muestra aquf

35 Los perfiles de cuatro filetes pueden usarse como rosca transportadora continua segun la figura 12a o como discos amasadores segun la figura 12b.

Los perfiles segun la invencion con mas de cuatro filetes pueden producirse de forma analoga. Al mismo tiempo pueden variarse de forma analoga las rendijas y pueden formase perfiles excentricos.

En la figura 13a se muestra esquematicamente en seccion transversal un ejemplo de una pareja de elementos de tornillo 40 sin fin segun la invencion. El perfil de tornillo sin fin generador esta representado por el perfil de tornillo sin fin izquierdo. El perfil de tornillo sin fin generado esta representado por el perfil de tornillo sin fin derecho. Los dos perfiles de tornillo sin fin estan formados por 16 arcos de drculo. Los arcos de drculo del perfil de tornillo sin fin generador y generado estan representados por lmeas gruesas, de trazo continuo, que estan provistas de los numeros correspondientes de los arcos de drculo. Los centros de los arcos de drculo estan representados por drculos pequenos. Los centros de los arcos de drculo 45 estan conectados con lmeas finas, de trazo continuo, tanto con el punto inicial como tambien con el punto final del arco de drculo correspondiente (lmeas de limitacion). El radio exterior del tornillo sin fin es en cada caso del mismo tamano para el perfil de tornillo sin fin generador y generado. En la zona de la carcasa del tornillo sin fin el radio exterior del tornillo sin fin esta representado con una lmea fina de trazo interrumpido, en la zona de la cuna con una lmea fina punteada. Debido al gran numero de los arcos de drculo y por la generacion de las figuras mediante un programa de ordenador puede 50 ocurrir que los numeros de algunos arcos de drculo se solapen con lmeas de limitacion, por lo que se lean con dificultad. A pesar de la legibilidad en parte mala de algunos numeros, se ve claramente la estructura de los perfiles por el contexto en combinacion con esta descripcion y las indicaciones de las coordenadas en la figura 13b.

La pareja de perfiles de tornillo sin fin segun la invencion mostrada en la figura 13a tiene una simetna puntual, pero no una simetna axial. No son tangentes a la recta FP (dibujada con una lmea puntada). Un elemento de tornillo sin fin de este 55 tipo permite libertades especialmente grandes para el efecto de dispersion, puesto que las zonas delante y detras de las

11

crestas, que son determinates para el efecto de dispersion, pueden adaptarse exactamente a la tarea, sin que haya que tenerse en consideracion la limitacion geometrica por la recta FP. La figura 13b muestra para todos los arcos de drculo de la figura 13a las coordenadas x e y (Mx y My) de los centros, los radios R y los angulos a de los arcos de drculo. Las indicaciones de los angulos se hacen en la medida de arco; todas las demas indicaciones de medidas estan normalizadas 5 respecto a la distancia entre ejes, por lo que se indican sin dimensiones.

Claims (12)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   45

   REIVINDICACIONES

   1. - Elementos de tornillo sin fin con dos o mas pasos de rosca helicoidales para arboles de tornillo sin fin que giran por parejas en el mismo sentido para maquinas de tornillo sin fin de varios arboles, en los que los elementos de tornillo sin fin, que se oponen por parejas sobre los arboles de tornillo sin fin adyacentes por parejas, se rascan por parejas exactamente, caracterizados porque los perfiles de tornillo sin fin pueden representarse en toda la seccion transversal en cada caso mediante una curva de perfil diferenciable de forma continua.
2. 2. - Elementos de tornillo sin fin segun la reivindicacion 1, caracterizados porque un perfil de tornillo sin fin esta formado en toda la seccion transversal por cuatro o mas arcos de drculo, prolongandose los arcos de drculo tangencialmente unos en otros en sus puntos iniciales y finales.
3. 3. - Elementos de tornillo sin fin segun una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizados porque tienen una simetna puntual y la curva de perfil esta formada en una seccion de 360°/(2Z) por al menos dos arcos de drculo, siendo Z el numero de filetes de los elementos de tornillo sin fin.
4. 4. - Elementos de tornillo sin fin segun una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizados porque tienen una simetna axial y la curva de perfil esta formada en una seccion de 360°/(2Z) por al menos dos arcos de drculo, siendo Z el numero de filetes de los elementos de tornillo sin fin.
5. 5. - Elementos de tornillo sin fin segun la reivindicacion 4, caracterizados porque la curva de perfil esta formada en la seccion por dos arcos de drculo, prolongandose los arcos de drculo en un punto Pfp de modo diferenciable de forma continua uno en otro, estando dispuesto el punto Pfp en una recta FP, cuya ortogonal pasa en el punto Pfp por los centros de los dos arcos de drculo.
6. 6. - Elementos de tornillo sin fin segun la reivindicacion 5, con un punto de giro D, un punto Pa, que esta dispuesto en un drculo alrededor del punto de giro con el radio exterior ra del elemento de tornillo sin fin, un punto Pi, que esta dispuesto en un drculo alrededor del punto de giro con el radio interior ri del elemento de tornillo sin fin, una recta DPa, que pasa por los puntos Pa y D y una recta DPi, que pasa por los puntos Pi y D, que al usarse un sistema de coordenadas cartesianas con el punto D en el origen y el punto Pa en el eje x estan caracterizados porque la ortogonal corta la recta DPa, en el centro de uno de los arcos de drculo y corta la recta DPi en el centro del otro arco de drculo y porque la recta FP tiene una distancia que corresponde a la mitad de la distancia entre ejes a del punto de giro y un paso en la medida de arco de - 1/tan(rc/2Z)).
7. 7. - Elementos de tornillo sin fin de varios arboles con arboles de tornillo sin fin que giran por parejas en el mismo sentido, en los que los elementos de tornillo sin fin, que se oponen por parejas sobre los arboles de tornillo sin fin adyacentes por parejas, se rascan por parejas exactamente y presentan dos o mas pasos de rosca helicoidales, caracterizados porque los perfiles de tornillo sin fin pueden representarse en toda la seccion transversal en cada caso mediante una curva de perfil diferenciable de forma continua.
8. 8. - Uso de elementos de tornillo sin fin segun una de las reivindicaciones 1 a 6 en una maquina de tornillo sin fin de varios arboles.
9. 9. - Uso segun la reivindicacion 8, caracterizado porque los perfiles de los elementos de tornillo sin fin estan desplazados por parejas respecto al punto de giro dispuesto de forma central en el taladro de la carcasa.
10. 10. - Procedimiento para producir elementos de tornillo sin fin para maquinas de tornillo sin fin de varios arboles con arboles de tornillo sin fin que giran por parejas en el mismo sentido, en los que los elementos de tornillo sin fin, que se oponen por parejas sobre los arboles de tornillo sin fin adyacentes por parejas, se rascan por parejas exactamente y presentan dos o mas pasos de rosca helicoidales, caracterizado porque para configurar los perfiles de tornillo sin fin los arcos de drculo estan ensamblados formando una curva diferenciable de forma continua.
11. 11. - Procedimiento segun la reivindicacion 10, caracterizado porque el perfil de tornillo sin fin esta formado en toda la seccion transversal por cuatro o mas arcos de drculo, prolongandose los arcos de drculo tangencialmente unos en otros en sus puntos iniciales y finales.
12. 12. - Producto en forma de programa informatico para la realizacion del procedimiento segun las reivindicaciones 10 u 11.