ES2862979T3 - Máquina mezcladora y amasadora y su uso - Google Patents

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Martin SCHÖTZAU
Wolfgang Walter
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Buss AG
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Abstract

Máquina mezcladora y amasadora (10) para procesos de preparación continuos, tal como para fabricar granulados, perfiles extruidos o piezas moldeadas, como granulados polímeros, perfiles extruidos polímeros o piezas moldeadas polímeras, con un dispositivo de carga y mezclado (12) y un dispositivo de descarga (14), en la que el dispositivo de carga y mezclado (12) comprende una carcasa (18), un árbol de husillo (34) y un elemento de unión (24), en la que el elemento de unión (24) está dispuesto en un lado frontal de la carcasa (18) y, además, está unido con el dispositivo de descarga (14), en la que tanto en la carcasa (18) como en el elemento de unión (24) está formado un respectivo espacio interior hueco y el árbol de husillo (34) se extiende al menos seccionalmente en dirección axial a través del espacio interior de la carcasa (18) y al menos seccionalmente en dirección axial a través del espacio interior del elemento de unión (24), y en la que está prevista en la carcasa (18) una multiplicidad de elementos amasadores (40) que se extienden desde la superficie periférica interior de la carcasa (18) hacia dentro del espacio interior, caracterizada por que en la superficie periférica interior del elemento de unión (24) están dispuestos también unos elementos amasadores (40) que se extienden hacia dentro del espacio interior del elemento de unión (24), y por que el dispositivo de descarga (14) presenta un dispositivo de desgasificación (26).

Description

DESCRIPCIÓN
Máquina mezcladora y amasadora y su uso
La presente invención concierne a una máquina mezcladora y amasadora para procesos de preparación continuos con un dispositivo de carga y mezclado que comprende una carcasa que limita un espacio interior hueco en el que está dispuesto un árbol de husillo que gira y que de preferencia se mueve simultáneamente en traslación, y con un dispositivo de descarga, como, por ejemplo un extrusor de descarga.
Tales máquinas mezcladoras y amasadoras se utilizan especialmente para preparar masas plásticas y/o pastosas. Por ejemplo, sirven para procesar masas viscoplásticas, homogeneizar y plastificar plásticos, incorporar materias de relleno y de refuerzo y fabricar materiales de partida para la industria alimentaria. El árbol de husillo forma aquí el órgano de trabajo que transporta o acarrea el material a procesar en dirección axial hacia delante y mezcla entonces los constituyentes del material uno con otro.
Tales máquinas mezcladoras y amasadoras son adecuadas especialmente para fabricar granulados polímeros, perfiles extruidos polímeros, piezas moldeadas polímeras y similares cuando se utiliza un dispositivo de descarga adecuado, como, por ejemplo, un extrusor de descarga, y éste se une con un dispositivo de granulación o un dispositivo semejante, tal como un dispositivo de corte intermitente, una boquilla de cuerda, un útil perfilado, una boquilla de placa o un dispositivo semejante. Mediante el dispositivo de carga y mezclado de la máquina mezcladora y amasadora se genera entonces una masa fundida o mezcla polímera homogénea (por ejemplo de PVC, goma, alimentos, pienso de animales, barniz en polvo, agentes ignífugos exentos de halógenos, sustancias farmacéuticas, etc.) que se transporta después al dispositivo de descarga y desde éste a, por ejemplo, un dispositivo de granulación. Por ejemplo, los distintos constituyentes de la mezcla se mezclan y homogeneizan unos con otros en la sección delantera del dispositivo de carga y mezclado de la máquina mezcladora y amasadora y se genera a partir de la mezcla homogénea así preparada una masa fundida (siempre que al menos un constituyente de la mezcla sea fusible), ocurriendo lo mismo en la sección central y en la sección trasera del dispositivo de carga y mezclado. La masa fundida así generada se transporta luego por el dispositivo de descarga hasta, por ejemplo, un dispositivo de granulación bajo agua, en el que la masa fundida se prensa a través de las boquillas de una placa de boquillas con, por ejemplo, 2 millones de pascales y se la corta con cuchillas rotativas formando un granulado directamente a la salida de la placa de boquillas y luego se la solidifica formando partículas de granulado por medio de agua de proceso circulante por el lado de la placa de boquillas. Como alternativa a esto, la masa fundida o la mezcla pastosa (cuando no se genere una masa fundida) puede prensarse también con un útil de extrusión o de producción de piezas moldeadas para fabricar una pieza moldeada polímera.
Los dispositivos de carga y mezclado de tales máquinas mezcladoras y amasadoras son conocidos, por ejemplo, por los documentos CH 278575 A y CH 464656.
Preferiblemente, en estas máquinas mezcladoras y amasadoras el árbol de husillo del dispositivo de carga y mezclado no solo ejecuta un movimiento rotativo, sino que al mismo tiempo realiza también un movimiento de traslación en vaivén en la dirección axial, es decir, en la dirección del árbol de husillo. Por tanto, el desarrollo del movimiento se caracteriza por que el árbol de husillo ejecuta, visto en la dirección axial, uno movimiento oscilatorio superpuesto a la rotación. Este desarrollo del movimiento posibilita la introducción de estructuras internas, concretamente elementos amasadores, como pernos amasadores o dientes amasadores, en la carcasa del dispositivo de carga y mezclado. A causa de la presencia de los pernos amasadores o los dientes amasadores, el husillo dispuesto sobre el árbol principal, la llamada barra de árbol, no discurre continuamente - visto en corte transversal de la barra de árbol -, sino que está subdividido en una pluralidad de elementos de aleta individuales que se extienden cada uno de ellos a lo largo de una determinada sección angular del perímetro del corte transversal de la barra de árbol. Los elementos de aleta contiguos están distanciados uno de otro tanto en dirección axial como en la dirección periférica exterior de la barra de árbol, es decir que entre elementos de aleta contiguos está prevista siempre una rendija tanto en dirección axial como en la dirección periférica exterior de la barra de árbol. Cuando, por ejemplo, la barra completa del árbol de husillo o una sección axial de la barra del árbol de husillo, referido al perímetro del corte transversal, comprende tres elementos de aleta que se extienden cada uno de ellos a lo largo de una sección angular de, por ejemplo, 100° del perímetro del corte transversal de la barra de árbol, se habla de un árbol de husillo de tres aletas o de una sección de árbol de husillo de tres aletas. Se controlan la rotación y el movimiento de traslación del árbol de husillo en dirección axial de modo que los distintos elementos de aleta lleguen con sus flancos a las proximidades de los elementos amasadores correspondientes para compactar el material a mezclar y amasar y ejercer sobre éste una acción de cizalladura a fin de promover así la operación de mezclado y amasado sin que los elementos amasadores colisionen con los elementos de aleta. Aparte de esto, los elementos amasadores se aproximan tanto a los flancos de los elementos de aleta que los elementos amasadores impiden deposiciones de constituyentes de la mezcla sobre los flancos de los elementos de aleta y así, como resultado, los elementos amasadores producen también una limpieza de los elementos de aleta. Naturalmente, el número y la geometría de los elementos de aleta tienen que adaptarse al número de los elementos amasadores. Usualmente, los distintos elementos amasadores están dispuestos sobre la superficie periférica interior de la carcasa del dispositivo de carga y mezclado - en la dirección axial - en varias filas ajustadas a la geometría y al número de los elementos de aleta y extendidas a lo largo de al menos una sección de la superficie periférica interior de la carcasa. Si están dispuestas, por ejemplo, cuatro filas con elementos amasadores sobre la superficie periférica interior de la carcasa, el árbol de husillo puede presentar sobre su superficie periférica interior - visto en corte transversal - cuatro elementos de aleta entre los cuales está prevista siempre una distancia lo suficientemente grande como para que los elementos amasadores puedan moverse a través de estas distancias.
Como se ha expuesto, en el extremo de aguas abajo - visto en la dirección de transporte - del dispositivo de carga y mezclado de la máquina mezcladora y amasadora está dispuesto un dispositivo de descarga para transportar la mezcla homogénea preparada en el dispositivo de carga y mezclado, para su procesamiento ulterior, hacia fuera del dispositivo de carga y mezclado y, por ejemplo, hacia dentro de otro dispositivo de procesamiento, como, por ejemplo, un dispositivo de granulación. Para unir la carcasa del dispositivo de carga y mezclado con el dispositivo de descarga está dispuesto típicamente un elemento de unión en el extremo frontal de aguas abajo de la carcasa del dispositivo de carga y mezclado, visto en la dirección de transporte. En general, el elemento de unión es una brida. La finalidad del elemento de unión es unir el extremo de aguas abajo de la carcasa y el lado de entrada del dispositivo de salida uno con otro de modo que la mezcla pueda ser transportada desde el dispositivo de carga y mezclado hasta el dispositivo de descarga para que ésta pueda transportarse allí adicionalmente sin que dicha mezcla sea dañada por influencias mecánicas o térmicas durante la transferencia de la misma. A este fin, el árbol de husillo dispuesto en la carcasa del dispositivo de carga y mezclado se extiende a través del elemento de unión para que la mezcla sea transportada directamente por el elemento de unión hasta el dispositivo de salida.
En las máquinas mezcladoras y amasadoras conocidas la mezcla o la masa fundida preparada en el dispositivo de carga y mezclado se desgasifica antes de transferirla al dispositivo de salida para retirar de la mezcla o la masa fundida gases y otros constituyentes ligeramente volátiles contenidos en ella, como humedad residual y monómeros. En una variante de máquinas mezcladoras y amasadoras conocidas está previsto para ello en el extremo de aguas abajo - visto en la dirección de transporte - de la carcasa del dispositivo de carga y mezclado un dispositivo de desgasificación que aplica una depresión a la masa fundida o la mezcla (cuando no se genera ninguna masa fundida) para extraer así los constituyentes volátiles de la masa fundida o la mezcla (cuando no se genera ninguna masa fundida). Sin embargo, esto tiene varias desventajas, en concreto especialmente en masas fundidas o mezclas térmicamente sensibles. Por un lado, ya no se pueden utilizar entonces elementos amasadores aguas abajo del dispositivo de desgasificación, es decir, en la última sección de todas de la carcasa y en el elemento de unión, puesto que, en caso contrario, se introduciría demasiada energía en la masa fundida o la mezcla (cuando no se genera ninguna masa fundida) ya desgasificada, lo que conduciría a una daño térmico de la masa fundida desgasificada. Por este motivo, en las máquinas mezcladoras y amasadoras conocidas de esta variante ya no se prevén elementos amasadores en la sección de la carcasa colocada aguas abajo del dispositivo de desgasificación y sobre todo en el elemento de unión, lo que conduce a que la zona de aguas abajo del dispositivo de carga y mezclado, en la que ya no están previstos elementos amasadores, se pierda al menos en amplio grado para el mezclado de los constituyentes de la mezcla y la homogeneización de la misma. Por el contrario, se trata aquí solamente todavía de una sección de transporte pura. Otra desventaja de esta variante reside en que la mezcla, para su desgasificación, tiene que presentarse ya antes de su entrada en el dispositivo de descarga, concretamente ya aguas arriba del elemento de unión en la sección de la carcasa en la que está previsto el dispositivo de desgasificación, como una masa fundida o una mezcla (cuando no se genera ninguna masa fundida), puesto que, en caso contrario, no es posible una desgasificación eficaz. Esto conduce también a que la parte del dispositivo de carga y mezclado de la máquina mezcladora y amasadora que está situada aguas abajo del dispositivo de desgasificación y es atravesada por el árbol de husillo solo puede utilizarse todavía como sección de transporte pura. Además, la masa fundida sigue siendo cizallada en el elemento de unión de aguas abajo - a pesar de la falta de elementos amasadores -, lo que puede conducir a un aumento de la temperatura de la masa fundida o incluso a un daño térmico de la masa fundida, tal como especialmente en el caso de materiales térmicamente sensibles, como policloruro de vinilo (PVC). Aparte de esto, en esta variante se tiene que, a consecuencia de la falta de elementos amasadores en el elemento de unión, no es posible una limpieza completa de todos los flancos de los elementos de aleta del árbol de husillo. Esto conduce a deposiciones de material en los flancos de los elementos de aleta y en la transición de los elementos de aleta a la barra del árbol. Esto a su vez conduce a que, al cambiar los materiales de partida, resulten largos los tiempos de lavado de la máquina mezcladora y amasadora y sea grande la cantidad del material de desecho, puesto que falta el “efecto de autolimpieza” logrado con los pernos amasadores. No es raro que tenga que abrirse y limpiarse todo el dispositivo de carga y mezclado de la máquina mezcladora y amasadora para evitar las cantidades de desechos o para que, en caso de que no pueda aplicarse satisfactoriamente un lavado, se haga siquiera posible en general el cambio de los materiales de partida.
En otra variante de máquinas mezcladoras y amasadoras conocidas se prevé para la desgasificación, entre el elemento de unión del dispositivo de carga y mezclado y el dispositivo de descarga, un domo de desgasificación en el que la mezcla, después de descargarla del dispositivo de carga y mezclado, se introduce desde arriba en una torre cilíndrica y en ésta se dirige hacia abajo cayendo sobre el husillo del dispositivo de descarga. No obstante, esta variante es poco o nada adecuada para el procesamiento de una masa fundida. Aparte de esto, el husillo del dispositivo de descarga tiene que hacerse con dimensiones muy grandes para transportar todo el material que cae en el domo de desgasificación hacia fuera de éste. Esto conduce a altos costes de inversión de esta variante.
En el documento US 5,626,806 se divulga un dispositivo para incorporar un agregado primario de negro de carbono en un material polímero, que comprende una carcasa de husillo con un recipiente cilíndrico que contiene un husillo, una tolva de llenado y una disposición de cizalladura y aplastamiento incorporada con una fila de útiles de cizalladura y aplastamiento, presentando también el husillo un componente de útil de molienda de modo que se aplaste la mezcla entre superficies contiguas del útil de molienda y los útiles que se mueven uno con relación a otro en una dirección transversal a la dirección de circulación de la mezcla a lo largo de un recipiente de atornillamiento, teniendo el útil de molienda unos dientes que sobresales del árbol de husillo en una relación periféricamente distanciada.
Por tanto, partiendo de esto, el problema de la presente invención consiste en proporcionar una máquina mezcladora y amasadora adecuada para procesos de preparación continuos, tal como especialmente para fabricar granulados, perfiles extruidos o piezas moldeadas, como granulados polímeros, perfiles extruidos polímeros o piezas moldeadas polímeras, que posibilite un mezclado y homogeneización óptimos de los constituyentes de la mezcla con una longitud mínima del dispositivo de carga y mezclado de modo que la máquina mezcladora y amasadora se caracterice por un óptimo rendimiento con relación a la longitud del dispositivo de carga y mezclado, y que, además, facilite un autolimpieza del dispositivo de carga y mezclado al cambiar las materias de partida utilizadas en la máquina mezcladora y amasadora.
Según la invención, este problema se resuelve con una máquina mezcladora y amasadora conforme a la reivindicación 1 para procesos de preparación continuos, tal como para fabricar granulados, perfiles extruidos o piezas moldeadas, como granulados polímeros, perfiles extruidos polímeros o piezas moldeadas polímeras, con un dispositivo de carga y mezclado y un dispositivo de descarga, en la que el dispositivo de carga y mezclado comprende una carcasa, un árbol de husillo y un elemento de unión, en la que el elemento de unión está dispuesto en un lado frontal de la carcasa y, además, está unido con el dispositivo de descarga, en la que tanto en la carcasa como en el elemento de unión está formado un respectivo espacio interior hueco y el árbol de husillo se extiende al menos seccionalmente en dirección axial a través del espacio interior de la carcasa y al menos seccionalmente en dirección axial a través del espacio interior del elemento de unión, en la que está prevista en la carcasa una multiplicidad de elementos amasadores que se extienden desde la superficie periférica interior de la carcasa hacia dentro del espacio interior, y en la que la máquina mezcladora y amasadora se caracteriza por que en la superficie periférica interior del elemento de unión están dispuestos también unos elementos amasadores que se extienden hacia dentro del espacio interior del elemento de unión, y por que el dispositivo de descarga presenta un dispositivo de desgasificación.
Esta solución se basa en el conocimiento de que, gracias a la disposición del dispositivo de desgasificación únicamente en el dispositivo der descarga en lugar de disponerlo en el extremo de aguas abajo de la carcasa del dispositivo de carga y mezclado, visto en la dirección de transporte, la masa fundida o la mezcla (cuando no se genera ninguna masa fundida) solo tiene que formarse más aguas abajo y así los elementos amasadores pueden disponerse también en la superficie periférica interior del elemento de unión, sin que ni siquiera sufran algún daño térmico los materiales térmicamente sensibles de la mezcla allí procesada, tal como PVC. La desgasificación en la máquina mezcladora y amasadora según la invención ya no tiene lugar dentro de la zona del árbol de husillo rápidamente rotativo y oscilante en el dispositivo de carga y mezclado, sino en el dispositivo de descarga, es decir, aguas abajo del árbol de husillo rápidamente rotativo y oscilante del dispositivo de carga y mezclado. Gracias a la disposición de elementos amasadores incluso en la superficie periférica interior del elemento de unión esta zona del dispositivo de carga y mezclado está disponible también para mezclar los constituyentes de la mezcla y para homogeneizar la mezcla, con lo que se puede acortar correspondientemente la longitud del dispositivo de carga y mezclado para alcanzar, a pesar de ello, el mismo grado de mezclado y homogeneización que en una dispositivo de carga y mezclado correspondientemente más largo en el que el elemento de unión no presente elementos amasadores. Por tanto, no solo se reducen considerablemente los costes de inversión de la máquina mezcladora y amasadora, sino especialmente también los costes de explotación, ya que el dispositivo de carga y mezclado presenta, como consecuencia de su menor longitud total, menos desgaste y una menor demanda de espacio. Como se ha expuesto, en la máquina mezcladora y amasadora según la invención es suficiente también que, cuando deba procesarse una masa fundida o una mezcla (cuando no se genera ninguna masa fundida), la masa fundida o la mezcla (cuando no se genera ninguna masa fundida) esté formada solamente en el lado de aguas abajo del elemento de unión, visto en la dirección de transporte. Esto contribuye también a que, para el mismo grado de mezclado y homogeneización, se pueda reducir significativamente la longitud total del dispositivo de carga y mezclado de la máquina mezcladora y amasadora. Aparte de esto, la máquina mezcladora y amasadora, a consecuencia de la previsión de elementos amasadores incluso en el elemento de unión, permite una limpieza completa de todos los flancos de los elementos de aleta del árbol de husillo hasta su extremo de aguas abajo. De este modo, se evitan fiablemente deposiciones de material en los flancos de los elementos de aleta y en la transición de los elementos de aleta a la barra del árbol de husillos incluso en el elemento de unión. Esto conduce también a que se acorten drásticamente los tiempos de lavado para la máquina mezcladora y amasadora cuando se cambian los materiales de partida. En definitiva, la presente invención proporciona una máquina mezcladora y amasadora adecuada para procesos de preparación continuos, tal como para fabricar granulados, perfiles extruidos o piezas moldeadas, como granulados polímeros, perfiles extruidos polímeros o piezas moldeadas polímeras, que posibilita un mezclado y homogeneización óptimos de las materias de partida de la mezcla con una longitud mínima del dispositivo de carga y mezclado, con lo que la máquina mezcladora y amasadora se caracteriza por un óptimo rendimiento con relación a la longitud del dispositivo de carga y mezclado, y que, además, facilita una limpieza del dispositivo de carga y mezclado cuando se cambian los constituyentes utilizados en la máquina mezcladora y amasadora.
Según una forma de realización especialmente preferida de la presente invención, el dispositivo de descarga es un extrusor de dos husillos dotados preferiblemente de sentidos de giro contrarios. En un extrusor de doble husillo se forman entre los husillos, al girar ambos husillos, unas cámaras a través de las cuales se transporta la mezcla hacia delante en el dispositivo de descarga. Esto por el motivo de que los filetes de los husillos y las barras de árbol de los husillos de los extrusores de doble husillo están configurados correspondiéndose entre sí y dispuestos engranando mutuamente de tal manera que, al girar los dos husillos, se formen entre los filetes de los husillo y las barras de árbol de los dos husillos unas cámaras que se desplazan en la dirección de transporte. Por tanto, resulta un transporte forzoso que permite que los dos husillos giren lentamente y, no obstante, transporten fiablemente la mezcla a través del dispositivo de descarga de modo que solamente se produzca un insignificante reflujo de una parte de la mezcla en sentido contrario a la dirección de transporte. Como consecuencia de la lenta rotación de los dos husillos, la mezcla presenta en el dispositivo de descarga, es decir, en la zona de desgasificación, un tiempo de permanencia y una superficie de desgasificación relativamente grandes, con lo que se consigue una eficiente desgasificación sin que se introduzcan grandes fuerzas de cizalladura en la mezcla. De este modo, se evitan fiablemente daños térmicos de la mezcla. Por tanto, el dispositivo de desgasificación traspasado al dispositivo de descarga coopera sinérgicamente con la construcción preferida del dispositivo de descarga como extrusor de dos husillos dotados de sentidos de giro contrarios. Otra ventaja del extrusor de doble husillo reside en que, en comparación con un extrusor de un solo árbol, se reducen significativamente las deposiciones de constituyentes de la mezcla en el árbol de husillo, ya que los filetes de los husillos engranan uno con otro en el extrusor de doble husillo.
Se consiguen a este respecto unos resultados especialmente buenos cuando el dispositivo de descarga es un extrusor de dos husillos dotados de sentidos de giro contrarios. Éstos tienen la ventaja de un alto poder de acumulación de presión de 250 a 300 bar sobre una longitud de los husillos de 2 a 3 D (es decir, sobre una longitud correspondiente a dos a tres veces el diámetro de los árboles de husillo), junto con, al mismo tiempo, un insignificante aumento de la temperatura de la masa fundida o la mezcla (cuando no se genera ninguna masa fundida). En contraste con esto, los extrusores de dos husillos dotados de sentidos de giro iguales giran rápidamente, por lo cual éstos ejercen una mayor cizalladura y acumulan netamente menos presión que en el caso de los extrusores de dos husillos dotados de sentidos de giro contrarios.
Los husillos del extrusor de dos husillos dotados de sentidos de giro contrarios pueden estar dispuestos paralelamente uno a otro.
En un perfeccionamiento de la idea de la invención se propone que los dos husillos del extrusor de doble husillo estén inclinados uno respecto de otro, visto en dirección axial, según un ángulo de 0,1 a 10°, preferiblemente de 0,5 a 7,5°, en particular preferiblemente de 2 a 5° y a lo sumo preferiblemente de 2 a 3°, convergiendo preferiblemente los dos husillos en la dirección de transporte. En esta forma de realización la profundidad de la rosca puede configurarse como creciente o constante a todo lo largo de los husillos en la dirección de transporte. En esta ejecución de los husillos del extrusor de doble husillo las cámaras formadas entre los dos husillos durante el funcionamiento del dispositivo de descarga se hacen sucesivamente más pequeñas en la dirección de transporte o bien disminuye el volumen de estas cámaras. De este modo, la mezcla transportada en las cámaras se comprime crecientemente en la dirección de transporte y así los compuestos volátiles remanentes en la mezcla, como especialmente gas, humedad residual y monómeros, son presionados en sentido contrario a la dirección de transporte del dispositivo de descarga, es decir, hacia el dispositivo de desgasificación. Esto fomenta decisivamente la desgasificación y así se incrementa aún más la cooperación sinérgica del dispositivo de desgasificación traspasado al dispositivo de descarga con la construcción del dispositivo de descarga como extrusor de doble husillo.
Según otra forma de realización preferida de la presente invención, se ha previsto que los husillos del dispositivo de descarga discurran en forma cónica, estrechándose los husillos en la dirección de transporte. Esto fomenta el efecto de la forma de realización antes citada, en la que los dos husillos del extrusor de doble husillo, visto en dirección axial, no son paralelos, sino que están inclinados según un ángulo uno respecto de otro.
Para conseguir una máquina mezcladora y amasadora economizadora de espacio y significativamente acortada con respecto a la longitud de toda la máquina se propone en un perfeccionamiento de la idea de la invención que los dos husillos (referido a su dirección longitudinal axial) del dispositivo de descarga estén girados en el plano horizontal con respecto al árbol de husillo del dispositivo de carga y mezclado según un ángulo de 45° a 135°, preferiblemente de 60° a 120°, en particular preferiblemente de 80° a 100°, en particular muy especialmente de 85° a 95° y a lo sumo preferiblemente de 90° de modo que el extremo frontal del árbol de husillo que se extiende en el elemento de unión esté dirigido hacia las superficies periféricas exteriores de los husillos del dispositivo de descarga. De este modo, el dispositivo de descarga está dispuesto en ángulo recto con el dispositivo de carga y mezclado. Además del ahorro de espacio así conseguido, esta forma de realización tiene la ventaja de que la mezcla producida en el dispositivo de carga y mezclado puede ser transportada directamente por el árbol de husillo desde el extremo del elemento unión opuesto a la carcasa del dispositivo de carga y mezclado hasta dejarla entre los dos husillos del dispositivo de descarga. Se consigue así una eficaz transición de la mezcla desde el dispositivo de carga y mezclado hasta el dispositivo de descarga, lo que asegura que no se depositen o se aglomeren constituyentes de la mezcla sobre otros componentes. Como quiera que el dispositivo de desgasificación puede disponerse en el lado opuesto del dispositivo de descarga, se puede efectuar, además, la desgasificación directamente a la entrada de la mezcla en el dispositivo de descarga.
Como se ha expuesto, en la superficie periférica interior del elemento de unión del dispositivo de carga y mezclado están dispuestos también según la invención unos elementos amasadores que se extienden hacia dentro del espacio interior del elemento de unión y allí, juntamente con los elementos de aleta dispuestos sobre la barra del árbol de husillo, no solo producen un mezclado y homogeneización óptimos de la mezcla transportada por el árbol de husillo, sino que especialmente impiden también una deposición o aglomeración de constituyentes de la mezcla sobre los flancos de los elementos de aleta y especialmente sobre la transición de los flancos de los elementos de aleta a la superficie periférica exterior de la barra del árbol. Preferiblemente, los elementos amasadores - visto en la dirección axial del elemento de unión - se extienden bastante hacia dentro del elemento de unión para aprovechar así lo mejor posible la longitud del elemento de unión para el mezclado y homogeneización de la mezcla. Además, se prefiere que los elementos amasadores estén dispuestos sobre la superficie periférica interior del elemento de unión en al menos dos filas que se extienden en la dirección axial a lo largo de al menos una sección de la superficie periférica interior del elemento de unión para permitir así la utilización de una sección de árbol de husillo con múltiples aletas en el elemento de unión. Preferiblemente, la distancia del primero al último elemento amasador de al menos una fila en el elemento de unión cubre al menos 50%, preferiblemente al menos 70%, en particular preferiblemente al menos 80%, en particular muy preferiblemente al menos 90% y a lo sumo preferiblemente toda la longitud axial de la superficie periférica interior del elemento de unión. Preferiblemente, las distancias del primero al último elemento amasador de todas las filas en el elemento de unión cubren al menos 50%, preferiblemente al menos 70%, en particular preferiblemente al menos 80%, en particular muy preferiblemente al menos 90% y a lo sumo preferiblemente toda la longitud axial de la superficie periférica interior del elemento de unión.
Por fila de elementos amasadores que se extiende en la dirección axial del elemento de unión o de la carcasa del dispositivo de carga y mezclado de la máquina mezcladora y amasadora a lo largo de al menos un sección de la superficie periférica interior del elemento de unión o de la carcasa se entiende en el sentido de la presente invención que una línea de unión trazada a lo largo de los elementos amasadores de una fila distanciados uno de otro en dirección axial es al menos sustancialmente una recta, siendo la desviación máxima de la línea de unión respecto de la recta inferior a 10°, preferiblemente inferior a 5° y más preferiblemente inferior a 2°, referido al perímetro del corte transversal de la superficie periférica interior del elemento de unión o de la carcasa del dispositivo de carga y mezclado de la maquina mezcladora y amasadora.
Según otra forma de realización preferida de la presente invención, se ha previsto que los elementos amasadores estén dispuestos también sobre la superficie periférica interior de la carcasa en al menos dos filas que se extienden en la dirección axial a lo largo de al menos una sección de la superficie periférica interior de la carcasa. En este caso, las filas de los elementos amasadores dispuestos en la superficie periférica interior de al menos el extremo de aguas abajo de la carcasa pueden estar alineadas con las filas de los elementos amasadores dispuestos en la superficie periférica interior del elemento de unión cuando en ambas secciones se utilicen las mismas geometrías de las aletas de los árboles de husillo. No obstante, esto no es necesario, ya que, por ejemplo, en el extremo de aguas abajo de la carcasa puede utilizarse una sección de árbol de husillo con tres aletas y en el elemento de unión puede utilizarse una sección de árbol de husillo con cuatro aletas, y viceversa.
Usualmente, el dispositivo de carga y mezclado de la máquina mezcladora y amasadora aquí descrita está subdividido en dirección axial en diferentes secciones de procedimiento, estando ocupado el árbol de husillo en cada sección de procedimiento, según la tarea asociada a la sección de procedimiento durante su funcionamiento, con un número o geometría correspondiente de elementos de aleta y estando ocupada la superficie periférica interior de la pared de la carcasa con un número de elementos amasadores adaptado al número anterior. Por ejemplo, es conocido el recurso de configurar el árbol de husillo seccionalmente con tres aletas y seccionalmente con cuatro aletas y, en consonancia con esto, equipar secciones correspondientes de la pared interior de la carcasa de la máquina mezcladora y amasadora con tres o cuatro filas de elementos amasadores. Según que una sección de procedimiento se extienda a lo largo del extremo de aguas abajo de la carcasa y de la zona de aguas arriba del elemento de unión del dispositivo de carga y mezclado o una sección de procedimiento termine en el extremo de aguas abajo de la carcasa y la siguientes sección de procedimiento comience en la zona de aguas arriba del elemento de unión, las filas de los elementos amasadores dispuestos en la superficie periférica interior de al menos el extremo de aguas abajo de la carcasa están alineadas o no con las filas de los elementos amasadores dispuestos en la superficie periférica interior del elementos de unión.
Preferiblemente, en la superficie periférica interior del elemento de unión están dispuestas 2 a 8, más preferiblemente 2 a 6 y en particular preferiblemente 2, 3, 4 o 6 filas de elementos amasadores que se extienden en la dirección axial de la superficie periférica interior del elemento de unión. Asimismo, se prefiere que en la superficie periférica interior de la carcasa estén dispuestas 2 a 8, más preferiblemente 2 a 6 y en particular preferiblemente 2, 3, 4 o 6 filas de elementos amasadores que se extienden en la dirección axial de la superficie periférica interior del elemento de unión. En este caso, no todas las secciones de la carcasa tienen que presentar el mismo número de filas, visto en la longitud axial de la carcasa. Por el contrario, algunas secciones de la carcasa pueden presentar diferentes números de filas de elementos amasadores, si bien preferiblemente todas las secciones presentan 2 a 8, más preferiblemente 2 a 6 y en particular preferiblemente 2, 3, 4 o 6 filas de elementos amasadores.
Para mezclar y homogeneizar eficazmente la mezcla incluso en la zona del elemento de unión y para posibilitar una eficaz transferencia de la mezcla desde el dispositivo de carga y mezclado hasta el dispositivo de descarga, se propone en un perfeccionamiento de la idea de la invención que el árbol de husillo - visto en dirección axial desde el lado frontal de la carcasa en el que el elemento de unión está dispuesto en la carcasa - se extienda a lo largo de al menos 50%, preferiblemente a lo largo de al menos 70%, en particular preferiblemente a lo largo de al menos 80%, en particular muy preferiblemente a lo largo de al menos 90% y a lo sumo preferiblemente a lo largo de toda la longitud axial del elemento de unión.
Como se ha expuesto, se ha previsto según la invención que la desgasificación no se efectúe en el extremo de aguas abajo de la carcasa del dispositivo de carga y mezclado de la máquina mezcladora y amasadora, sino únicamente en el dispositivo de descarga. Por tanto, se ha previsto según la invención que el dispositivo de descarga presente un dispositivo de desgasificación. Por consiguiente, se prefiere según la presente invención que el elemento de unión y al menos la zona de la carcasa que linda con el elemento de unión y se extiende a lo largo de al menos 20%, preferiblemente al menos 40%, en particular preferiblemente al menos 60% y a lo sumo preferiblemente toda la longitud axial de la carcasa no presenten ningún dispositivo de desgasificación. Esto permite que - dependiendo de la aplicación específica - esté presente en la zona de aguas arriba de la carcasa un dispositivo de desgasificación adicional, si bien esto no es preferible.
En consecuencia, se prefiere muy especialmente que la totalidad del dispositivo de carga y mezclado no presente ningún dispositivo de desgasificación.
Como se ha expuesto, la máquina mezcladora y amasadora según la invención es adecuada especialmente para fabricar granulados, perfiles extruidos o piezas moldeadas, como granulados polímeros, perfiles extruidos polímeros o piezas moldeadas polímeras. Por tanto, se prefiere que en la máquina mezcladora y amasadora esté dispuesto en el extremo de descarga del dispositivo de descarga, es decir, en el extremo de aguas abajo del dispositivo de descarga, visto en la dirección de transporte, un dispositivo seleccionado dentro del grupo que consiste en dispositivos de granulación, filtros, dispositivos de corte, boquillas de cuerda, útiles perfilados, boquillas de placa y combinaciones de ellos. Esto permite que la mezcla homogénea preparada en el dispositivo de carga y mezclado y evacuada por el dispositivo de descarga, tal como especialmente una masa fundida polímera homogénea, se transforme en granulados polímeros, perfiles extruidos polímeros o piezas moldeadas polímeras.
Preferiblemente, en el extremo de descarga del dispositivo de descarga está dispuesto como dispositivo de granulación un dispositivo de granulación de aire/agua, un dispositivo de granulación bajo agua o un dispositivo de granulación de cuerda. El dispositivo de granulación de aire/agua consta, por ejemplo, de un cuerpo de boquilla con una placa agujereada de granulación calentada, una cuchilla de granulación, un accionamiento de la cuchilla y una carcasa de captura del granulado con acometidas de aire, de niebla de aire/agua o de agua. Este dispositivo de granulación es especialmente adecuado para PVC, elastómeros y otras masas fundidas altamente viscosas y formulaciones polímeras altamente cargadas. Como alternativa a esto, en el extremo de descarga del dispositivo de descarga está dispuesto como dispositivo de granulación un dispositivo de granulación bajo agua que comprende una placa de boquillas y un baño de agua adyacente a ella. Un dispositivo de granulación bajo agua es adecuado especialmente para masas fundidas pegajosas y/o poco viscosas. Como alternativa a esto, en el extremo de descarga del dispositivo de descarga está dispuesto como dispositivo de granulación un dispositivo de granulación de cuerda que comprende, por ejemplo, una boquilla de cuerda, un baño de agua y un granulador de cuerda con unos rodillos de admisión y un rodillo de cuchillas. Un dispositivo de granulación de cuerda es especialmente adecuado para masas fundidas de baja viscosidad.
Como alternativa a esto, en el extremo de descarga del dispositivo de descarga pueden estar dispuestos también un dispositivo de corte intermitente, una boquilla de cuerda, una boquilla de placa, un útil perfilado o un dispositivo semejante.
La presente invención no está limitada en lo que respecta a la configuración del dispositivo de desgasificación. Por consiguiente, se pueden utilizar todos los dispositivos de desgasificación que puedan conectarse al dispositivo de descarga de una máquina mezcladora y amasadora. Preferiblemente, el dispositivo de desgasificación presenta un equipo de generación de depresión. Como alternativa a esto, el dispositivo de desgasificación puede estar unido también con un equipo de generación de depresión.
Por ejemplo, se ha manifestado como adecuado que el dispositivo de desgasificación del dispositivo de descarga comprenda una abertura en la carcasa de descarga, un domo de desgasificación, un grupo de vacío conectado al domo de desgasificación, un separador conectado al domo de desgasificación, opcionalmente una válvula de aire falso, opcionalmente una o varias mirillas y opcionalmente un indicador de depresión. Tanto el separador como el grupo de vacío pueden estar presentes dos o más veces. Como grupo de vacío se utiliza preferiblemente una bomba de vacío. Como bombas de vacío son adecuados, por ejemplo, rotores en seco (como compresores Roots, compresores de canal lateral, bombas de garras, etc.) o bombas de anillo hidráulico. En caso de que haya necesidad de succionar grandes cantidades de gas y/o líquido y/o en caso de ajuste de una presión final relativamente baja de menos de 50 mbar, se utilizan preferiblemente dos o más bombas de vacío conectadas en serie.
En este caso, el dispositivo de desgasificación puede estar configurado como un sistema continuo o un sistema de circuito. El sistema continuo puede comprender, por ejemplo, el domo de desgasificación con una manguera de unión, un separador, una bomba de vacío y un suministro de agua nueva, pudiendo estar compuesto el suministro de agua nueva por una acometida de agua, un monitor de flujo, una válvula magnética 2/2 y una válvula de mariposa para ajustar la cantidad de agua. El sistema de circuito como sistema con circuito abierto puede comprender, por ejemplo, el domo de desgasificación con una manguera de unión, un separador, una bomba de vacío y un depósito con intercambiador de calor. La bomba de vacío succiona agua del depósito y devuelve al depósito el agua y los eventuales constituyentes extraídos de la mezcla. El agua del depósito se enfría por medio de un intercambiador de calor. Se vigila el nivel del agua en el depósito y eventualmente se alimenta más agua. Está previsto un aliviadero exento de presión para que no se pueda llenar excesivamente el depósito.
En un perfeccionamiento de la idea de la invención se propone configurar el dispositivo de desgasificación de modo que éste pueda ajustar y mantener en el dispositivo de descarga una presión absoluta de menos 800 mbar, más preferiblemente de menos de 600 mbar, en particular preferiblemente de 50 a 500 mbar y a lo sumo preferiblemente de 200 a 400 mbar.
Otro objeto de la presente invención es el uso de la maquina mezcladora y amasadora previamente descrita para fabricar granulados, perfiles extruidos o piezas moldeadas, como granulados polímeros, perfiles extruidos polímeros o piezas moldeadas polímeras, según la reivindicación 15.
Seguidamente, se describirá la invención con más detalle haciendo referencia al dibujo, en el que:
La Figura 1 muestra una vista en planta esquemática de una máquina mezcladora y amasadora según la presente invención.
La Figura 2 muestra una vista en perspectiva de la carcasa con árbol de husillo inserto del dispositivo de carga y mezclado de la máquina mezcladora y amasadora mostrada en la Figura 1,
La Figura 3 muestra un corte transversal esquemático de un fragmento de la parte de aguas abajo del dispositivo de carga y mezclado y del dispositivo de descarga de la máquina mezcladora y amasadora mostrada en la Figura 1, La Figura 4 muestra una vista en perspectiva y parcialmente cortada de la parte de aguas abajo del dispositivo de carga y mezclado y del dispositivo de descarga de la máquina mezcladora y amasadora mostrada en la Figura 1, La Figura 5 muestra una vista esquemática de una sección del dispositivo de desgasificación configurada como un sistema continuo y dotada de una bomba de vacío y un separador,
La Figura 6 muestra una vista esquemática de una sección del dispositivo de desgasificación configurada como un sistema de circuito y dotada de una bomba de vacío y un separador, y
La Figura 7 muestra un corte transversal esquemático de un fragmento de la parte de aguas abajo del dispositivo de carga y mezclado y del dispositivo de descarga de la máquina mezcladora y amasadora según el estado de la técnica.
La máquina mezcladora y amasadora 10 según la presente invención, mostrada en la Figura 1 como una vista en planta esquemática, comprende un dispositivo de carga y mezclado 12, un dispositivo de descarga 14 y un dispositivo de granulación bajo agua 16. El dispositivo de carga y mezclado 12 comprende una carcasa 18 en cuyo lado superior están dispuestos un alimentador superior 20 y una tolva de llenado 20’ para alimentar las materias de partida que se deben mezclar y amasar. El dispositivo de carga y mezclado 12 se muestra con detalle en la Figura 2 en una vista en perspectiva en forma destapada y el extremo de aguas abajo - visto en la dirección de transporte -del dispositivo de carga y mezclado 12 se muestra en corte transversal en las Figuras 3 y 4. En el extremo de aguas arriba de la carcasa 18 está dispuesto un bloque de accionamiento 22 que comprende un motor y un engranaje. Además, la carcasa 18 comprende un elemento de unión 24 embridado contra el extremo de aguas abajo del lado frontal de la carcasa. Según la invención, en el dispositivo de descarga 14 está previsto un dispositivo de desgasificación 26, concretamente en el lado del dispositivo de descarga 14 opuesto al elemento de unión 24. Asimismo, el dispositivo de descarga 14 comprende también un bloque de accionamiento 22’.
Como se muestra con detalle en las Figuras 2 a 4, la carcasa 18 comprende dos mitades 28, 28’ que están interiormente revestidas con un llamado casco de carcasa 30 que está compuestos de varias partes axialmente contiguas 32, 32’, 32’’. En este caso, el casco de carcasa 30 en la presente solicitud de patente se considera como parte integrante de la carcasa 18. La superficie periférica interior de la carcasa 18, cuando las dos mitades de carcasa 28, 28’ están cerradas, limita un espacio interior hueco cilíndrico en el que está dispuesto un árbol de husillo 34. El árbol de husillo 34 comprende una barra 36 en cuya superficie periférica están dispuestos unos elementos de aleta 38. En la superficie periférica interior de las dos mitades de carcasa 28, 28’ están previstos uno elementos amasadores 40 que están configurados como pernos amasadores 40. Cada uno de estos elementos amasadores está dispuesto, para su inmovilización, en un respectivo taladro previsto en la pared de la carcasa 18 que se extiende desde la superficie periférica interior del casco de carcasa 30 a través de la pared de la carcasa 18. El extremo inferior radialmente interior de cada alojamiento 42 puede estar configurado con forma cuadrangular en corte transversal, presentando cada perno amasador 40 en su extremo inferior un extremo que encaja exactamente en el extremo cuadrangular radialmente interior de los alojamientos 42 y estando así dicho perno inmovilizado en el estado inserto en el alojamiento 42 de una manera segura contra rotación. El perno amasador 40 está unido por atornillamiento en su extremo situado en el alojamiento 42 con un elemento de inmovilización inserto en el extremo sobrepuesto del alojamiento 42. Como se desprende especialmente de la Figura 2, los pernos amasadores 40 distanciados siempre uno de otro por igual se extienden en cada una de las dos mitades de carcasa 28, 28’ en forma de tres filas 44, 44’, 44’’, visto en la dirección axial. La carcasa 18 puede preferiblemente atemperarse por medio de uno o varios termoaparatos o bien puede calentarse con cartuchos de calentamiento eléctricos o con placas de calentamiento instaladas en el exterior de la carcasa, y es refrigerada por agua o aire, eventualmente también por otro fluido, por ejemplo por un aceite u otro líquido o un gas especial.
Como se muestra en la Figura 2, la máquina mezcladora y amasadora está subdividida en dirección axial en varias secciones de procedimiento 46, 46’, 46’’, estando adaptada coda sección de procedimiento 46, 46’, 46’’, en cuanto al número de pernos amasadores 40 y al número y la extensión de los elementos de aleta 38 sobre la barra de árbol 34, a la función de las distintas secciones de procedimiento 46, 46’, 46’’. Como se representa en la Figura 2, en la sección izquierda 46 y en la sección derecha 46’’ de la mitad de carcasa superior 28 dos filas de las tres filas 44, 44’, 44’’ de alojamientos 42 para pernos amasadores 40, concretamente la fila superior 44 y la fija inferior 44’’, están equipadas con pernos amasadores 40, mientras que la fila central 44’ no está equipada con pernos amasadores 40. A diferencia de esto, en la sección central 46’ de la mitad de carcasa superior 28 una fila de las tres filas 44, 44’, 44’’ de alojamientos 42 para pernos amasadores 40, concretamente la fila central 44’, está equipada con pernos amasadores 40, mientras que la fila superior 44 y la fila inferior 44’’ no están equipadas con pernos 40.
Como se ilustra en la Figura 7, que muestra una máquina mezcladora y amasadora según el estado de la técnica, en las máquinas mezcladoras y amasadoras de este tipo según el estado de la técnica está previsto en el extremo de aguas abajo de la carcasa 18 un dispositivo de desgasificación 26 para desgasificar la mezcla o la masa fundida preparada en el dispositivo de carga y mezclado 12 antes de transferirla al dispositivo de descarga 14 a fin de retirar de la mezcla o la masa fundida los gases allí contenido y otros constituyentes fácilmente volátiles, como humedad residual y monómeros. Como consecuencia del dispositivo de desgasificación 26 allí dispuesto, ya no están previstos elementos amasadores 40 en el elemento de unión 24 de esta máquina mezcladora y amasadora, puesto que, en caso contrario, se introduciría demasiada energía en la masa fundida ya desgasificada, lo que conduciría a un aumento de la temperatura de la masa fundida y, por este motivo, a un daño térmico de la masa fundida desgasificada. Esto conduce a que la zona de aguas abajo del dispositivo de carga y mezclado 12, en la que ya no están previstos elementos amasadores 40, se pierda al menos en amplio grado para el mezclado de los constituyentes de la mezcla y la homogeneización de la misma. Otra desventaja de esta variante reside en que, para la desgasificación, la mezcla tiene que presentarse ya como masa fundida antes de la entrada en el dispositivo de descarga, concretamente ya aguas arriba del elemento de unión 24 en la sección de la carcasa 18 en la que está previsto el dispositivo de desgasificación 26, puesto que, en caso contrario, no es posible una desgasificación eficaz. Esto conduce también a que la parte del dispositivo de carga y mezclado 12 situada aguas abajo del dispositivo de desgasificación 26 y atravesada por el árbol de husillo 34 pueda utilizarse solamente todavía como sección de transporte pura. Además, como consecuencia de la falta de elementos amasadores 40 en el elemento de unión 24, no es posible en esta variante una limpieza completa de todos los flancos de los elementos de aleta 38 del árbol de husillo 34. Esto conduce a deposiciones de material en los flancos de los elementos de aleta 38 y en la transición de los elementos de aleta 38 a la barra de árbol 36. Esto a su vez conduce a que, al cambiar los materiales de partida, resulten largos los tiempos de lavado para la máquina mezcladora y amasadora y sea grande la cantidad del material de desecho.
Para superar estas desventajas se ha previsto según la invención el dispositivo de desgasificación 26 en el dispositivo de descarga 14, como se muestra en las Figuras 1, 3 y 4, y, además, en la superficie periférica interior del elemento de unión 24 están previstos también unos elementos amasadores 40 que se extienden hacia dentro del espacio interior del elemento de unión 24. Por tanto, en la máquina mezcladora y amasadora según la invención la desgasificación ya no tiene lugar dentro del dispositivo de carga y mezclado 12 en la zona del árbol de husillo 34 rápidamente rotativo y oscilante, sino en el dispositivo de descarga 14, es decir, aguas abajo del árbol de husillo 34 rápidamente rotativo y oscilante del dispositivo de carga y mezclado 12. Gracias a la disposición del dispositivo de desgasificación 26 solamente en el dispositivo de descarga 14 en lugar del extremo de aguas abajo de la carcasa 18 del dispositivo de carga y mezclado 12 la masa fundida solamente se tiene que formar más aguas abajo, con lo que los elementos amasadores 40 pueden disponerse también en la superficie periférica interior del elemento de unión 24, sin que ni siquiera sufran algún daño térmico los materiales térmicamente sensibles de la mezcla allí procesada, tal como PVC. De este modo, se puede acortar correspondientemente la longitud del dispositivo de carga y mezclado 12, con lo que se reducen considerablemente tanto los costes de inversión como los costes de explotación de la máquina mezcladora y amasadora 10. Además, aparte de otras ventajas, se evitan fiablemente deposiciones de material en los flancos de los elementos de aleta 38 y en la transición de los elementos de aleta 38 a la barra 36 del árbol de husillo 34 incluso en el elemento de unión 24.
Como se muestra en las Figuras 3 y 4, el dispositivo de descarga 14 es un extrusor de dos husillos dotados de sentidos de giro contrarios, es decir, un extrusor que presenta dos husillos 48, 48’ que se extienden en la dirección longitudinal y engranan uno con otro y que giran en sentidos contrarios uno respecto de otro durante el funcionamiento del dispositivo de descarga 14. Los husillos 48, 48’ presentan unos filetes 50, 50’ y unas barras de árbol 52, 52’, estando los husillos 48, 48’ configurados correspondiéndose entre ellos y dispuestos engranando uno con otro de tal manera que, al girar los dos husillos, se formen entre los filetes de husillo 50, 50’ y las barras de árbol 52, 52’ de los dos husillos 48, 48’ unas cámaras que se desplazan en la dirección de transporte. Por tanto, resulta un transporte forzoso que permite que los dos husillos 48, 48’ giren lentamente y, no obstante, transporten fiablemente la mezcla a través del dispositivo de descarga de modo que se produzca un insignificante reflujo de una parte de la mezcla en sentido contrario a la dirección de transporte. Como consecuencia de la lenta rotación de los dos husillos, la mezcla presenta un tiempo de permanencia relativamente grande en el dispositivo de descarga 14, es decir, en la zona de la desgasificación, así como una gran superficie de desgasificación, con lo que se consigue una eficiente desgasificación sin que se introduzcan grandes fuerzas de cizalladura en la mezcla. Se evitan así fiablemente daños térmicos de la mezcla.
Como puede verse en la Figura 4, los dos husillos 48, 48’ del extrusor de doble husillo, visto en dirección axial, no son paralelos, sino que están inclinados uno respecto de otro según un ángulo de 0,1 a 20°, preferiblemente de 0,5 a 10° y en particular preferiblemente de 2 a 5°, convergiendo los dos husillos 48, 48’ en la dirección de transporte. Como se muestra también en las Figuras 3 y 4, el dispositivo de desgasificación 26 del dispositivo de descarga 14 comprende un domo de desgasificación 54 que está unido con la carcasa 56 del dispositivo de descarga 14 a través de una abertura (no representada). En el domo de desgasificación 54 está dispuesto, a través de una manguera 58, un equipo 60 que comprende una bomba de vacío y un separador. Además, el domo de desgasificación 54 comprende una mirilla 62, un indicador 64 de depresión y una válvula de aire falso 66. Mediante la bomba de vacío prevista en el equipo 60 se ajusta la depresión necesaria en el domo de desgasificación 54, mientras que se extrae y separa gas residual o humedad residual del domo de desgasificación 54 por medio del separador previsto en el equipo 60. En este caso, el equipo 60 puede estar configurado, como se muestra en la Figura 5, como un sistema continuo o, como se muestra en la Figura 6, como un sistema de circuito.
El equipo 60 según un primer ejemplo de realización de la presente invención, mostrado en la Figura 5 y configurado como un sistema continuo, comprende una bomba de anillo hidráulico como bomba de vacío 68 y un separador 70 que están unidos entre ellos a través de una tubería flexible 72. Además, el equipo 60 de esta forma de realización comprende, para el suministro de agua nueva, una acometida de agua 74, un monitor de flujo 76, una válvula magnética 2/278 y una válvula de mariposa 80 para ajustar la cantidad de agua.
El equipo 60 según otro ejemplo de realización de la presente invención, mostrado en la Figura 6 y configurado como un sistema de circuito, comprende una bomba de anillo hidráulico como bomba de vacío 68 y un separador 70. Además, el equipo 60 de esta forma de realización comprende un depósito con un intercambiador de calor 81 y, para el suministro de agua nueva, una acometida de agua 74, un recogedor de suciedad 82, una válvula de regulación 84, una válvula de cierre 2/286, una válvula de vaciado 88, un aliviadero 90, una válvula de retención 92 y un regulador de temperatura 94. La bomba de agua 68 succiona el agua del depósito 81 y devuelve al depósito 81 el agua y los eventuales constituyentes extraídos de la mezcla. Se enfría el agua en el depósito 81 por medio del intercambiador de calor. Se vigila el nivel del agua en el depósito 81 y eventualmente se alimenta más agua. El aliviadero 90 exento de presión está previsto para que no se pueda llenar excesivamente el depósito 81.
Lista de símbolos de referencia
10 Máquina mezcladora y amasadora
12 Dispositivo de carga y mezclado
14 Dispositivo de descarga
16 Dispositivo de granulación (bajo agua)
18 Carcasa
20 Alimentador superior
20’ Tolva de llenado
22, 22’ Bloque de accionamiento
24 Elemento de unión
26 Dispositivo de desgasificación
28, 28’ Mitades de carcasa
30 Casco de carcasa
32, 32’, 32 Parte de casco de carcasa
Árbol de husillo
Barra de árbol
Elementos de aleta
Elemento amasador/perno amasador
Alojamiento para elemento amasador
, 44', 44'' Fila de elementos amasadores
, 46', 46'' Secciones de procedimiento
, 48' Husillos del dispositivo de descarga
, 50' Filete de un husillo del dispositivo de descarga
, 52' Barra de árbol de un husillo del dispositivo de descarga Domo de desgasificación
Carcasa del dispositivo de descarga
Manguera
Equipo dotado de bomba de vacío y separador Mirilla
Indicador de depresión
Válvula de aire falso
Bomba de vacío
Separador
Tubería flexible
Acometida de agua (nueva)
Monitor de flujo
Válvula magnética 2/2
Válvula de mariposa
Depósito con intercambiador de calor
Recogedor de suciedad
Válvula de regulación
Válvula de cierre 2/2
Válvula de vaciado
Aliviadero
Válvula de retención
Regulador de temperatura

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Máquina mezcladora y amasadora (10) para procesos de preparación continuos, tal como para fabricar granulados, perfiles extruidos o piezas moldeadas, como granulados polímeros, perfiles extruidos polímeros o piezas moldeadas polímeras, con un dispositivo de carga y mezclado (12) y un dispositivo de descarga (14), en la que el dispositivo de carga y mezclado (12) comprende una carcasa (18), un árbol de husillo (34) y un elemento de unión (24), en la que el elemento de unión (24) está dispuesto en un lado frontal de la carcasa (18) y, además, está unido con el dispositivo de descarga (14), en la que tanto en la carcasa (18) como en el elemento de unión (24) está formado un respectivo espacio interior hueco y el árbol de husillo (34) se extiende al menos seccionalmente en dirección axial a través del espacio interior de la carcasa (18) y al menos seccionalmente en dirección axial a través del espacio interior del elemento de unión (24), y en la que está prevista en la carcasa (18) una multiplicidad de elementos amasadores (40) que se extienden desde la superficie periférica interior de la carcasa (18) hacia dentro del espacio interior, caracterizada por que en la superficie periférica interior del elemento de unión (24) están dispuestos también unos elementos amasadores (40) que se extienden hacia dentro del espacio interior del elemento de unión (24), y por que el dispositivo de descarga (14) presenta un dispositivo de desgasificación (26).
2. Máquina mezcladora y amasadora (10) según la reivindicación 1, caracterizada por que el dispositivo de descarga (14) es un extrusor de doble husillo.
3. Máquina mezcladora y amasadora (10) según la reivindicación 2, caracterizada por que el dispositivo de descarga (14) es un extrusor de dos husillos dotados de sentidos de giro contrarios.
4. Máquina mezcladora y amasadora (10) según la reivindicación 2 o 3, caracterizada por que los dos husillos del extrusor de doble husillo, visto en dirección axial, no son paralelos, sino que están inclinados uno respecto de otro según un ángulo de 0,1 a 20°, preferiblemente de 0,5 a 10° y en particular preferiblemente de 2 a 5°, convergiendo preferiblemente los husillos en la dirección de transporte.
5. Máquina mezcladora y amasadora (10) según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizada por que los husillos del dispositivo de descarga (14) discurren en forma cónica, estrechándose los husillos en la dirección de transporte.
6. Máquina mezcladora y amasadora (10) según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizada por que los husillos del dispositivo de descarga (14) están girados en el plano horizontal con respecto al árbol de husillo del dispositivo de carga y mezclado según un ángulo de 45° a 135°, preferiblemente de 60° a 120°, en particular preferiblemente de 80° a 100°, en particular muy preferiblemente de 85° a 95° y a lo sumo preferiblemente de 90° de modo que el extremo frontal del árbol de husillo (34) que se extiende en el elemento de unión (24) esté dirigido hacia las superficies periféricas exteriores de los husillos del dispositivo de descarga (14).
7. Máquina mezcladora y amasadora (10) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que los elementos amasadores (40) está dispuestos sobre la superficie periférica interior del elemento de unión (24) en al menos dos filas (44, 44’, 44’’) que se extienden en la dirección axial a lo largo de al menos una sección de la superficie periférica interior del elemento de unión (24), cubriendo la distancia del primer al último elemento amasador (40) de al menos una fila al menos 50%, preferiblemente al menos 70%, en particular preferiblemente al menos 80%, en particular muy preferiblemente al menos 90% y a lo sumo preferiblemente toda la longitud axial de la superficie periférica interior del elemento de unión (24).
8. Máquina mezcladora y amasadora (10) según la reivindicación 7, caracterizada por que los elementos amasadores (40) están dispuestos también sobre la superficie periférica interior de la carcasa (18) en al menos dos filas (44, 44’, 44’’) que se extienden en la dirección axial a lo largo de al menos una sección de la superficie periférica interior de la carcasa (18), estando preferiblemente alineadas las filas (44, 44’, 44’’) de los elementos amasadores (40) dispuestos en la superficie periférica interior de al menos el extremo de aguas abajo de la carcasa (18) con las filas (44, 44’, 44’’) de los elementos amasadores (40) dispuestos en la superficie periférica interior del elemento de unión (24) y estando preferiblemente dispuestas en la superficie periférica interior del elemento de unión (24) 2 a 8, preferiblemente 2 a 6 y en particular preferiblemente 2, 3, 4 o 6 filas (44, 44’, 44’’) de elementos amasadores (40) que se extienden en la dirección axial de la superficie periférica interior del elemento de unión (24).
9. Máquina mezcladora y amasadora (10) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el árbol de husillo (34) - visto en dirección axial desde el lado frontal de la carcasa (18) en el que el elemento de unión (24) está dispuesto en la carcasa (18) - se extiende a lo largo de al menos 50%, preferiblemente a lo largo de al menos 70%, en particular preferiblemente a lo largo de al menos 80%, en particular muy preferiblemente a lo largo de al menos 90% y a lo sumo preferiblemente a lo largo de toda la longitud axial del elemento de unión (24).
10. Máquina mezcladora y amasadora (10) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el elemento de unión (24) y al menos la zona de la carcasa (18) que linda con el elemento de unión (24) y se extiende a lo largo de al menos 20%, preferiblemente al menos 40%, en particular preferiblemente al menos 60% y a lo sumo preferiblemente toda la longitud axial de la carcasa (18) no presentan ningún dispositivo de desgasificación.
11. Máquina mezcladora y amasadora (10) según la reivindicación 10, caracterizada por que la totalidad del dispositivo de carga y mezclado (12) no presenta ningún dispositivo de desgasificación.
12. Máquina mezcladora y amasadora (10) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que en el extremo de descarga del dispositivo de descarga (14) está dispuesto un dispositivo seleccionado dentro del grupo que consiste en dispositivos de granulación, filtros, dispositivos de corte, boquillas de cuerda, útiles perfilados, boquillas de placa y combinaciones de ellos, siendo preferiblemente el dispositivo de granulación (16) un dispositivo de granulación de aire/agua, un dispositivo de granulación bajo agua o un dispositivo de granulación de cuerda.
13. Máquina mezcladora y amasadora (10) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el dispositivo de desgasificación (26) presenta un equipo de generación de depresión o bien está unido con un equipo de generación de depresión.
14. Máquina mezcladora y amasadora (10) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el dispositivo de desgasificación (26) está configurado de modo que pueda ajustar y mantener en el dispositivo de descarga (14) una presión absoluta de menos 800 mbar, más preferiblemente de menos de 600 mbar, en particular preferiblemente de 50 a 500 mbar y a lo sumo preferiblemente de 200 a 400 mbar.
15. Uso de la maquina mezcladora y amasadora reivindicada en las reivindicaciones anteriores para fabricar granulados, perfiles extruidos o piezas moldeadas, como granulados polímeros, perfiles extruidos polímeros o piezas moldeadas polímeras.
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