Elementos de tornillo sin fin con ángulo de cresta reducido.

Elementos de tornillo sin fin para máquinas de tornillo sin fin de varios árboles con árboles de tornillo sin fin delmismo sentido por parejas y que engranan con exactitud por parejas,

con dos o más pasos de rosca helicoidales Z,con distancia entre ejes A y diámetro exterior DE, caracterizados porque la suma de los ángulos de cresta de unpar de elementos es mayor que 0 y menor que **Fórmula**y los perfiles helicoidales presentanholguras en el intervalo de 0,001 a 0,1 con respecto a DE.

Elementos de tornillo sin fin con ángulo de cresta reducido La invención se refiere a elementos de tornillo sin fin para máquinas de tornillo sin fin de varios árboles con árboles de tornillo sin fin del mismo sentido por parejas y que engrananengranan con exactitud por parejas, al uso de los elementos de tornillo sin fin en máquinas de tornillo sin fin de varios árboles así como a un procedimiento para la generación de los elementos de tornillo sin fin.

Las máquinas de dos árboles o dado el caso de varios árboles que giran en el mismo sentido, cuyos rotores engranan con exactitud mutuamente, se conocen ya desde hace mucho tiempo (documento DE 862 668) . En la producción y tratamiento de polímeros, las máquinas de tornillo sin fin, que se basan en el principio de perfiles que engranan con exactitud, han experimentado múltiples usos. Esto se basa sobre todo en que las masas fundidas de polímero se adhieren a las superficies y, a las temperaturas de procesamiento habituales, degradan con el tiempo, lo que se impide mediante la acción de autolimpieza de los tornillos sin fin que engranan con exactitud. Reglas para la generación de perfiles helicoidales que engranan con exactitud se muestran por ejemplo en Klemens Kohlgrüber. Der gleichläufige Doppelschneckenextruder, Hanser Verlag München 2007, pág. 96 y siguientes [1]. Allí se describe la construcción de perfiles de uno, dos y tres pasos de rosca.

Es sabido por el experto que en la zona de las crestas de tornillo sin fin se disipa especialmente mucha energía en la masa fundida, lo que lleva de manera localizada a sobrecalentamientos intensos en el producto. Esto se muestra por ejemplo en [1] en las páginas 160 y siguientes. Estos sobrecalentamientos localizados pueden llevar a daños en el producto, tales como, por ejemplo, variaciones en el olor, color, composición química o peso molecular o a la formación de inhomogeneidades en el producto tales como cuerpos de gel o manchas. A este respecto es sobre todo perjudicial un ángulo de cresta grande.

La entrada de energía tiene lugar en una extrusora de dos husillos en forma de energía eléctrica de alta calidad, de modo que se pretende una reducción de la entrada de energía por motivos de los gastos y ambientales. Además una entrada de energía elevada lleva a altas temperaturas de producto, lo que a su vez puede llevar a desventajas en la calidad. Además una entrada de energía elevada en el caso de muchos procesos limita también el posible caudal de la extrusora de dos husillos y con ello la rentabilidad.

La entrada de energía en una extrusora de dos husillos se determina por los parámetros del proceso caudal y velocidad de giro, por las propiedades de los materiales del producto así como por la geometría de los árboles de tornillo sin fin utilizados. Las extrusoras de dos husillos modernas disponen de un sistema modular, en el que se fijan distintos elementos de tornillo sin fin a un árbol de rosca. Con ello el experto puede adaptar la extrusora de dos husillos al objetivo de procedimiento respectivo. Por lo general, hoy en día se usan elementos de tornillo sin fin con perfiles de dos pasos de rosca y tres pasos de rosca, dado que los perfiles helicoidales de un paso de rosca, debido a su gran ángulo de cresta, tienen una entrada de energía demasiado elevada.

Según el estado de la técnica (véase por ejemplo [1] página 101) la geometría de los elementos de tornillo sin fin que engranan con exactitud se determina por indicación de las magnitudes independientes número de pasos de rosca Z, distancia entre ejes A y diámetro de carcasa (corresponde al diámetro DE del contorno que roza con exactitud) . El número de pasos de rosca es en este caso el número de arcos circulares de cada uno de los elementos que limpian la pared externa. El ángulo de un arco circular de este tipo, con respecto al punto central de giro, se denomina ángulo de cresta KW0. En la zona del ángulo de cresta, el radio exterior del perfil es igual al radio de carcasa. KW0, de acuerdo con el estado de la técnica no es ninguna magnitud ajustable y adaptable a la tarea, sino que resulta de la ecuación 1

siendo KW0 el ángulo de cresta del perfil que roza con exactitud en la medida de arco y π el número del círculo (π ' 3, 14159) . La suma de los ángulos de cresta a través de los dos elementos de un par de elementos engranados de manera estanca SKWO da como resultado obligatoriamente Es sabido por el experto que los perfiles helicoidales que engranan directamente no pueden utilizarse directamente en una extrusora de dos husillos, más bien son necesarias holguras entre los tornillos sin fin. Los datos de geometría para las geometrías de tornillo sin fin expuestas se obtienen por el experto sobre la base del contorno de tornillos sin fin que engranan con exactitud con métodos conocidos, tal como se muestra por ejemplo en [1]. Para elementos de transporte se describen en [1] en las páginas 28 y siguientes distintas estrategias posibles. Con el uso de los equidistantes de espacio o de sección longitudinal allí indicados se reducen los ángulos de cresta KWA0 de los

tornillo sin fin realmente mostrados, tales como se muestra por ejemplo en [1], pág. 100, con respecto al KW0. En particular una holgura grande entre los tornillos sin fin lleva a la disminución de KWA0. Una holgura grande entre los tornillos sin fin para la disminución del ángulo de cresta es sin embargo desfavorable, debido a que se reduce el efecto de la autolimpieza mutua de los tornillos sin fin y se producen largos tiempos de estadía en la superficie de los elementos de tornillo sin fin, que lleva al daño del producto localizado y con ello a un empeoramiento de la calidad del producto. Es sabido también por el experto que mediante ampliación de las holguras se influye negativamente en la eficacia de elementos de tornillo sin fin en cuanto al efecto de transporte y establecimiento de la presión, de modo que para satisfacer un objetivo técnico de procedimiento dado las holguras no tienen que seleccionarse demasiado grandes.

Si zonas de una extrusora de dos husillos se accionan parcialmente llenas con masa fundida, lo que sucede por ejemplo para la desgasificación o como reserva para una zona de establecimiento de la presión, entonces la masa fundida rota antes de engranar [1]. Cada perfil helicoidal tiene a este respecto un flanco "que desplaza" la masa fundida y un flanco "que arrastra" la masa fundida. El árbol de tornillo sin fin se gira de modo que el flanco "que desplaza" se adelanta y el flanco que arrastra va detrás. En el estado parcialmente lleno, la masa fundida gira delante del flanco "que desplaza". La disipación de energía así como la efectividad por ejemplo para objetivos de desgasificación en esta masa fundida que gira depende, además del ángulo de cresta y de las holguras, también de la geometría del canal de masa fundida delante del flanco "que desplaza". Una posibilidad de ajustar esta geometría a la tarea, falta de acuerdo con el estado de la técnica.

En el funcionamiento, los árboles de extrusoras de varios árboles están montados habitualmente en el lado de accionamiento, que representa al mismo tiempo el lado de adición de producto, en el engranaje. En el lado de salida de producto se lleva a cabo un almacenamiento en el producto fundido líquido, dado que un almacenamiento externo en la zona de la salida de producto sería engorroso. Antes de que una extrusora de varios árboles se cargue con producto en un proceso de arranque, los árboles corren sin lubricación sobre sus crestas sobre el material de la carcasa. Esto puede llevar a abrasión, deterioro de árbol y carcasa así como a contaminación del producto. Para evitar un desgaste excesivo de las crestas, es necesario un cierto ángulo de cresta mínimo. Sería deseable por lo tanto poder seleccionar libremente este ángulo de cresta.

Las extrusoras de dos husillos pueden experimentar también desgaste. Éste puede aparecer en el caso de polímeros puros en la zona de fusión. Los productos, que están cargados con materiales de relleno y materiales de refuerzo sólidos tales como por ejemplo talco, carbonato de calcio o especialmente fibras de vidrio, producen especialmente gran desgaste. También son posibles ataques corrosivos cuando el producto contiene o desprende por ejemplo ácidos. Ataques abrasivos y ataques corrosivos de este tipo actúan de manera especialmente fuerte sobre los cantos, que delimitan la cresta de un perfil, en el que pueden producirse por ejemplo desgaste de material

o desmoronamiento. Tales variaciones en la cresta de perfil influyen en la eficacia de la extrusora de varios árboles de manera decisiva, lo que es indeseado. Cantos redondeados serían claramente menos sensibles frente a influencias... [Seguir leyendo]

1. Elementos de tornillo sin fin para máquinas de tornillo sin fin de varios árboles con árboles de tornillo sin fin del mismo sentido por parejas y que engranan con exactitud por parejas, con dos o más pasos de rosca helicoidales Z, con distancia entre ejes A y diámetro exterior DE, caracterizados porque la suma de los ángulos de cresta de un par de elementos es mayor que 0 y menor que y los perfiles helicoidales presentan holguras en el intervalo de 0, 001 a 0, 1 con respecto a DE.

2. Elementos de tornillo sin fin de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizados porque los perfiles de perfil helicoidal generado y de generación se componen en cada caso por 6*Z o más arcos circulares con un radio mayor

o igual a cero y menor o igual a A, fundiéndose tangencialmente los arcos circulares en sus puntos de extremo.

3. Elementos de tornillo sin fin de acuerdo con la reivindicación 2, en los que en cada caso un par de los denominados arcos circulares correspondientes del perfil helicoidal generado y de generación se caracterizan porque

- los ángulos de arcos circulares correspondientes son del mismo tamaño,

- la suma de los radios de arcos circulares correspondientes es igual a la distancia entre ejes,

- en cada caso una de las líneas de unión entre el punto central del arco circular del perfil helicoidal de generación y sus puntos de extremo discurre en paralelo a en cada caso una de las líneas de unión entre el punto central del arco circular correspondiente del perfil helicoidal generado y sus puntos de extremo,

- las direcciones, en las que se encuentran los puntos de extremo del arco circular del perfil helicoidal de generación desde el punto central del arco circular, son en cada caso opuestas a las direcciones, en las que se encuentran los puntos de extremo del arco circular correspondiente del perfil helicoidal generado desde el punto central del arco circular del perfil helicoidal generado,

- el punto central del arco circular del perfil helicoidal de generación tiene una distancia al punto central del arco circular correspondiente del perfil helicoidal generado, que corresponde a la distancia entre ejes,

- la línea de unión entre el punto central del arco circular del perfil helicoidal de generación y el punto central del arco circular correspondiente del perfil helicoidal generado está en paralelo a la línea de unión entre el punto de giro del perfil helicoidal de generación y el punto de giro del perfil helicoidal generado,

- la dirección, en la que el punto central del arco circular del perfil helicoidal de generación tendría que desplazarse, para hacer que coincida con el punto central del arco circular correspondiente del perfil helicoidal generado, es la misma, en la que el punto de giro del perfil helicoidal de generación tendría que desplazarse, para hacer que coincida con el punto de giro del perfil helicoidal generado.

4. Elementos de tornillo sin fin de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizados porque en al menos un arco de cresta de un perfil conecta un arco circular con radio 0.

5. Elementos de tornillo sin fin de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizados porque en al menos un arco de cresta de un perfil conecta un arco circular con radio > 0 e inferior a 0, 1 veces el diámetro de tornillo sin fin.

6. Elementos de tornillo sin fin de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizados porque alternan arcos de cresta y arcos de surco en la vuelta alrededor de un perfil.

7. Elementos de tornillo sin fin de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizados porque los elementos de tornillo sin fin tienen un número de ejes de simetría, que corresponde al del número de pasos de rosca.

8. Elementos de tornillo sin fin de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizados porque los elementos de tornillo sin fin tienen una simetría puntual, pero ninguna simetría especular.

9. Elementos de tornillo sin fin de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, realizados como elementos de transporte.

10. Elementos de tornillo sin fin de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, realizados como elementos de amasado.

11. Elementos de tornillo sin fin de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, realizados como elementos de mezclado.

12. Elementos de tornillo sin fin, que se derivan de elementos de tornillo sin fin de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizados porque los elementos de tornillo sin fin presentan holguras entre elementos de tornillo sin fin y carcasa y/o entre elementos de tornillo sin fin adyacentes.

13. Uso de los elementos de tornillo sin fin de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 12, en una máquina de tornillo sin fin de varios árboles.

14. Procedimiento para la generación de elementos de tornillo sin fin de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11, para máquinas de tornillo sin fin de varios árboles con árboles de tornillo sin fin del mismo sentido por parejas y que engranan con exactitud por parejas, caracterizado porque para la formación de los perfiles helicoidales de generación y generados se reúnen en cada caso 6*Z o más arcos circulares con un radio mayor o igual a cero y menor o igual a A, fundiéndose los arcos circulares en sus puntos de extremo tangencialmente y siendo la suma de

los ángulos de cresta del par de elementos inferior a