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ITMI20112128A1 - Macchina per estrusione a struttura perfezionata, particolarmente per mescole termoplastiche. - Google Patents

Macchina per estrusione a struttura perfezionata, particolarmente per mescole termoplastiche. Download PDF

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Publication number
ITMI20112128A1
ITMI20112128A1 IT002128A ITMI20112128A ITMI20112128A1 IT MI20112128 A1 ITMI20112128 A1 IT MI20112128A1 IT 002128 A IT002128 A IT 002128A IT MI20112128 A ITMI20112128 A IT MI20112128A IT MI20112128 A1 ITMI20112128 A1 IT MI20112128A1
Authority
IT
Italy
Prior art keywords
extrusion
extrusion cylinder
extrusion machine
cylinder
housing
Prior art date
Application number
IT002128A
Other languages
English (en)
Inventor
Stefano Paoletti
Original Assignee
Semplice Spa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=45491677&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=ITMI20112128(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Semplice Spa filed Critical Semplice Spa
Priority to IT002128A priority Critical patent/ITMI20112128A1/it
Priority to CN201280057906.6A priority patent/CN103958155B/zh
Priority to PCT/EP2012/072998 priority patent/WO2013076042A1/en
Priority to EP12787455.0A priority patent/EP2782737B1/en
Priority to ES12787455.0T priority patent/ES2623718T3/es
Priority to KR1020147017016A priority patent/KR20140094633A/ko
Priority to US14/360,278 priority patent/US9434099B2/en
Publication of ITMI20112128A1 publication Critical patent/ITMI20112128A1/it
Priority to IN1197/KOLNP/2014A priority patent/IN2014KN01197A/en

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Description

MACCHINA PER ESTRUSIONE A STRUTTURA PERFEZIONATA, PARTICOLARMENTE PER MESCOLE TERMOPLASTICHE.
DESCRIZIONE
Il presente trovato ha come oggetto una macchina per estrusione a struttura perfezionata, particolarmente per mescole termoplastiche.
Attualmente, le normative internazionali in tema di cavi autoestinguenti o antifiamma (dall'acronimo inglese HFFR Halogen Free Flame Retardant) e a bassa emissione di fumi, nonché esenti da alogeni nel caso di combustione (LSOH, dall 'acronimo inglese Low Smoke Zero Halogen), hanno portato i costruttori di composti a realizzare mescole termoplastiche di difficile lavorabilità, per via della grande quantità di calore che si genera durante la lavorazioni di tali mescole termoplastiche a causa dell'alta viscosità delle stesse. L'eccesso di calore presenta l 'inconveniente di portare al degrado del materiale stesso.
Tali mescole termoplastiche sono generalmente lavorate in macchine per estrusione che, a fronte delle difficoltà tecniche sopra menzionate e dovute alla particolare composizione delle mescole stesse, presentano velocità di estrusione ridotte del 50% o più, rispetto alla lavorazione delle mescole termoplastiche di tipo comune, con conseguente riduzione della produttività e innalzamento dei costi.
Le macchine per estrusione di tipo noto non sono scevre da ulteriori inconvenienti tra i quali va annoverato il fatto che presentano sistemi di termoregolazione non efficienti per la lavorazione di mescole termoplastiche di difficile lavorabilità .
Infatti tali macchine per estrusione di tipo noto non permettono un controllo preciso della temperatura del materiale che viene lavorato; di conseguenza, poiché nelle mescole termoplastiche di difficile lavorabilità la temperatura di lavoro à ̈ prossima alla temperatura di degrado delle mescole stesse, la velocità di produzione deve essere ridotta affinché gli operatori possano accertarsi del non raggiungimento di tale temperatura di degrado.
Un altro inconveniente di tali macchine per estrusione di tipo noto consiste nel fatto che i sistemi di termoregolazione presentano sensori di temperatura inaccurati per la misura della temperatura del materiale di lavoro.
Un ulteriore inconveniente di tali macchine per estrusione di tipo noto consiste nel fatto che presentano sistemi di raffreddamento non efficienti, e che pertanto degradano ulteriormente l'efficienza dei sistemi di termoregolazione di tipo noto.
Compito precipuo del presente trovato consiste nel fatto di realizzare una macchina per estrusione, particolarmente per mescole termoplastiche, che risolva i problemi tecnici sopra esposti, ovvi agli inconvenienti e superi i limiti della tecnica nota consentendo di ottimizzare la produttività della linea di estrusione, aumentandone la velocità di lavorazione .
Nell'ambito di questo compito, uno scopo del presente trovato à ̈ quello di realizzare una macchina per estrusione che permetta un controllo rapido e preciso della temperatura di lavoro.
Un altro scopo del trovato consiste nel fatto di realizzare una macchina per estrusione che garantisca un'elevata qualità di resa della lavorazione .
Un ulteriore scopo del trovato consiste nel fatto di realizzare una macchina per estrusione che sia in grado di dare le più ampie garanzie di affidabilità e sicurezza nell'uso.
Un altro scopo del trovato consiste nel fatto di realizzare una macchina per estrusione che sia facile da realizzare ed economicamente competitiva se paragonata alla tecnica nota.
Il compito sopra esposto, nonché gli scopi accennati ed altri che meglio appariranno in seguito, vengono raggiunti da una macchina per estrusione a struttura perfezionata, comprendente un cilindro di estrusione internamente cavo, almeno un organo di riscaldamento associato a detto cilindro di estrusione, almeno un ventilatore di raffreddamento in impegno con la superficie esterna di detto cilindro di estrusione, ed almeno una sonda di temperatura inserita in detto cilindro di estrusione, caratterizzata dal fatto che detta sonda di temperatura si affaccia nella cavità di detto cilindro di estrusione, detta sonda di temperatura essendo atta ad essere in contatto diretto con il materiale di estrusione contenuto in detta cavità di detto cilindro di estrusione.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, di una macchina per estrusione, particolarmente per mescole termoplastiche, illustrata a titolo indicativo e non limitativo con l'ausilio degli allegati disegni in cui:
la figura 1 Ã ̈ una vista in alzato laterale di una forma di realizzazione di una macchina per estrusione, secondo il trovato;
la figura 2 Ã ̈ una vista in sezione della macchina per estrusione rappresentata in figura 1 effettuata secondo l'asse II II;
la figura 3 Ã ̈ un dettaglio in scala ingrandita della macchina per estrusione, rappresentata in figura 2;
la figura 4 Ã ̈ una vista in alzato laterale del cilindro di estrusione della macchina per estrusione rappresentata nelle precedenti figure;
la figura 5 Ã ̈ una vista in sezione del cilindro di estrusione rappresentato in figura 4 effettuata secondo l'asse V - V;
la figura 6 Ã ̈ un dettaglio in scala ingrandita del cilindro di estrusione rappresentato in figura 4 .
Con riferimento alle figure citate, la macchina per estrusione a struttura perfezionata, particolarmente per mescole termoplastiche, indicata globalmente con il numero di riferimento 1, comprende un cilindro di estrusione 2 internamente cavo, almeno un organo di riscaldamento, opportunamente costituito da una o più resistenze termiche collocate in prossimità della superficie esterna del cilindro di estrusione 2, almeno un ventilatore di raffreddamento 31-39, che insite sulla superficie esterna del cilindro di estrusione 2, ed almeno una sonda di temperatura 3 inserita nel cilindro di estrusione 2.
Secondo il trovato, la sonda di temperatura 3 si affaccia direttamente internamente nella cavità 4 del cilindro di estrusione 2, ed in particolare, nel caso di macchina per estrusione del tipo a mono-vite illustrato nelle unite figure, la sonda di temperatura 3 si affaccia nella cavità che si origina tra la superficie interna del cilindro di estrusione 2 e la superficie esterna della vite di estrusione 8.
Tale macchina per estrusione 1 à ̈ idonea anche alla lavorazione di materiali dì diverso tipo, quali, per esempio, mescole elastomeriche oppure termoindurenti .
Secondo tale configurazione, la sonda di temperatura 3 à ̈ vantaggiosamente atta ad entrare in contatto con la mescola termoplastica che à ̈ contenuta nella cavità 4 del cilindro di estrusione 2 e lavorata tramite la vite di estrusione 8, durante il processo di estrusione.
La sonda di temperatura 3 comprende vantaggiosamente una custodia 5 inserita nel cilindro di estrusione 2 ed una termocoppia 6 inserita nella custodia 5 nel cilindro di estrusione 2.
Tale custodia 5 Ã ̈ realizzata in un materiale termicamente conduttore e meccanicamente resistente, quale per esempio il bronzo beriglio. Anche la forma della custodia 5, sottile e allungata, presentante un diametro generalmente nell'ordine dei 2 millimetri, contribuisce alla resistenza meccanica alle elevate pressioni, e alla conduzione termica. Tale custodia deve infatti resistere a temperature anche dell'ordine dei 400°C e a pressioni anche dell'ordine dei 1000 bar .
La custodia 5 à ̈ vantaggiosamente inserita in un apposito foro filettato realizzato sulla superficie esterna del cilindro di estrusione 2, in modo che la custodia 5 possa essere avvita e svitata dal cilindro di estrusione 2, al fine di essere rimossa e sostituita all 'occorrenza . La custodia 5 presenta un'estremità 10 che entra in contatto diretto con la mescola termoplastica di lavorazione, adeguando la propria temperatura a quella della mescola stessa, grazie alle ottime proprietà di conduzione termica del materiale di cui à ̈ composta. La presenza della filettatura, tra corpo del cilindro di estrusione 2 e superficie laterale esterna della custodia 5 determina una discontinuità termica tra cilindro di estrusione 2 e custodia 5, per via della riduzione dei punti di contatto tra cilindro di estrusione 2 e custodia 5, che garantisce che la custodia 5 si porti alla temperatura della mescola termoplastica, sostanzialmente senza risentire della temperatura del materiale del cilindro di estrusione 2 stesso.
La termocoppia 6 comprende vantaggiosamente terminali realizzati in ferro e costantana. Anche la termocoppia 6 Ã ̈ sostituibile, senza necessariamente dover sostituire la custodia 5.
Nella forma di realizzazione illustrata nelle unite figure, la macchina per estrusione 1 comprende 5 stazioni di lavoro 50, 60, 70, 80 e 90, disposte longitudinalmente lungo lo sviluppo del cilindro di estrusione 2; ciascuna stazione di lavoro comprende vantaggiosamente una sonda di temperatura 5, due ventilatori di raffreddamento 30-39 ed almeno un organo di riscaldamento, affacciantesi sulla superficie esterna del cilindro di estrusione 2, per la termoregolazione della temperatura di lavoro.
I ventilatori 30-39 sono posti in posizione inferiore rispetto al cilindro di estrusione 2 e sono angolati in maniera alterna per meglio distribuire il flusso d'aria ed evitare di concentrare il raffreddamento su un'unica linea longitudinale del cilindro di estrusione 2. Vantaggiosamente i ventilatori di raffreddamento 30-39 comprendono ciascuno una bocca di uscita 40, 41 interessante una diversa porzione della superficie laterale del cilindro di estrusione 2.
I ventilatori 30-39 sono vantaggiosamente disposti in modo discontinuo e alternato. Essi sono angolati in maniera alterna, per esempio secondo angoli di /- 10° e/o /- 15°, affinché la bocca di ciascuno di essi si affacci sul diverse porzioni della superficie laterale del cilindro di estrusione 2 in modo anche che il flusso d'aria in uscita dai diversi ventilatori 30-39 presenti un angolo di incidenza alla superficie laterale del cilindro di estrusione 2 diverso rispetto ai ventilatori contigui.
Il cilindro di estrusione 2 comprende vantaggiosamente alettature di raffreddamento 7, tutt 'intorno alla sua superficie laterale esterna.
Tali alettature 7 hanno uno spessore variabile longitudinalmente rispetto all'asse del cilindro di estrusione 2, in relazione della quantità di calore da smaltire nei vari punti del cilindro di estrusione 2.
In una forma di realizzazione preferita delle alettature di raffreddamento 7, esse sono più fitte, ovvero di spessore inferiore, per esempio nell'ordine dei 5 millimetri, in prossimità della parte iniziale del cilindro di estrusione 2, ovvero in prossimità della tramoggia 11 di inserimento del materiale termoplastico, e meno fitte, ovvero di spessore maggiore, per esempio nell'ordine dei 10 millimetri, in prossimità della bocca di uscita del cilindro di estrusione 2. Le figure 4 e 6 mostrano le alettature di raffreddamento 7 del cilindro di estrusione 2, ed in particolare la zona di transizione 13 tra una configurazione ad alettature meno spesse, ad una ad alettature più spesse.
Vantaggiosamente, ai fini del miglior smaltimento del calore eccedente, il cilindro di estrusione 2 e le alettature di raffreddamento 7 sono realizzati in un blocco di materiale unico.
Le alettature di raffreddamento 7 comprendono inoltre una pluralità di tagli elicoidali 9 che si sviluppano longitudinalmente rispetto all'asse del cilindro di estrusione 2, attorno alla superficie laterale dello stesso, in un numero che può variare da 6 a 24, secondo diverse forme di realizzazione .
Il funzionamento della macchina per estrusione a struttura perfezionata, particolarmente per mescole termoplastiche à ̈ di seguito descritto.
Nella forma di realizzazione illustrata nelle unite figure, la presenza di una sonda di temperatura 5 che si affaccia alla cavità 4 interna al cilindro di estrusione 2 ed esterna alla vite di estrusione 8, ovvero che risulta in contatto diretto con la mescola termoplastica in fase di lavorazione, garantisce la misura accurata e rapida della temperatura della mescola. A partire da tale informazione di temperatura della mescola, un gruppo termoregolatore di controllo, montato a bordo macchina controlla, ad esempio con controlli di tipo PID (Proporzionale - Integrale -Derivativo) , il funzionamento dei ventilatori di raffreddamento e degli organi di riscaldamento, per mantenere la desiderata temperatura di lavorazione della mescola termoplastica.
Si à ̈ in pratica constatato come la macchina per estrusione, secondo il presente trovato, assolva il compito nonché gli scopi prefissati in quanto consente di migliorare la produttività della linea di estrusione, aumentando la velocità di produzione e la qualità della produzione, rispetto alla tecnica nota.
Un altro vantaggio della macchina per estrusione, secondo il trovato, consiste nel fatto di garantire un controllo rapido e preciso della temperatura di lavoro, ed in particolare della temperatura della mescola termoplastica in lavorazione .
Un ulteriore vantaggio della macchina per estrusione, secondo il trovato, consiste nel fatto che i dati di temperatura della mescola termoplastica in lavorazione sono molto accurati e sono trasmessi in maniera praticamente immediata, consentendo una termoregolazione della temperatura di lavoro priva di ritardi significativi.
Un altro vantaggio della macchina per estrusione, secondo il trovato, consiste nel fatto di consentire un'efficiente raffreddamento della mescola termoplastica, anche in funzione della temperatura effettiva della stessa.
La macchina per estrusione, particolarmente per mescole termoplastiche, così concepita à ̈ suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo .
Inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti .
In pratica, i materiali impiegati, purché compatibili con l'uso specifico, nonché le dimensioni e le forme contingenti potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze.

Claims (10)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Macchina per estrusione (1) a struttura perfezionata, comprendente un cilindro di estrusione (2) internamente cavo, almeno un organo di riscaldamento associato a detto cilindro di estrusione (2), almeno un ventilatore di raffreddamento (30-39) in impegno con la superficie esterna di detto cilindro di estrusione (2), ed almeno una sonda di temperatura (3) inserita in detto cilindro di estrusione (2), caratterizzata dal fatto che detta sonda di temperatura (3) si affaccia nella cavità (4) di detto cilindro di estrusione (2), detta sonda di temperatura (3) essendo atta ad essere in contatto diretto con il materiale di estrusione contenuto in detta cavità (4) di detto cilindro di estrusione (2).
  2. 2. Macchina per estrusione (1) secondo la rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che detta almeno una sonda di temperatura (3) comprende almeno una custodia (5) atta ad essere inserita in detto cilindro di estrusione (2) e almeno una termocoppia (6) atta ad essere inserita in detta almeno una custodia (5), detta almeno una custodia (5) essendo realizzata in un materiale termicamente conduttore e meccanicamente resistente .
  3. 3. Macchina per estrusione (1) secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detta almeno una custodia (5) Ã ̈ realizzata in bronzo beriglio.
  4. 4. Macchina per estrusione (1) secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzata dal fatto che detta almeno una custodia (5) presenta una forma allungata, atta a resistere ad elevate pressioni.
  5. 5. Macchina per estrusione (1) secondo almeno una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta almeno una custodia (5) à ̈ atta ad essere avvitata e svitata da detto cilindro di estrusione (2) per la sostituzione .
  6. 6. Macchina per estrusione (1) secondo almeno una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto cilindro di estrusione (2) comprende alettature di raffreddamento (7) disposte sulla sua superficie laterale esterna.
  7. 7. Macchina per estrusione (1) secondo almeno una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto cilindro di estrusione (2) e dette alettature di raffreddamento (7) sono realizzati in un blocco unico .
  8. 8. Macchina per estrusione (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che dette alettature (7) hanno uno spessore variabile longitudinalmente rispetto all'asse di detto cilindro di estrusione (2).
  9. 9. Macchina per estrusione (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che dette alettature (7) presentano una pluralità di tagli elicoidali (8) che si sviluppano longitudinalmente rispetto all'asse di detto cilindro di estrusione (2).
  10. 10. Macchina per estrusione (1) secondo almeno una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere una pluralità di ventilatori (30-39) di raffreddamento, disposti longitudinalmente rispetto all'asse di detto cilindro di estrusione (2) in modo discontinuo e alternato, detti ventilatori di raffreddamento (30-39) comprendendo ciascuno una bocca di uscita (40, 41) interessante diverse porzioni della superficie laterale di detto cilindro di estrusione (2).
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