BR112012025735B1

BR112012025735B1 - Processo para a produção de corpos plásticos moldados, sujeitos a tração ou pressão e armação para fluidos pressurizados

Info

Publication number: BR112012025735B1
Application number: BR112012025735-8A
Authority: BR
Inventors: Dieter Busch; Mark Frister
Original assignee: Sensus Spectrum Llc
Priority date: 2010-04-10
Filing date: 2011-04-08
Publication date: 2020-03-03
Also published as: CN103140340B; ES2571732T3; RU2012147793A; WO2011124389A1; PL2558265T3; EP2558265A1; EP2558265B1; US20130069279A1; IL222240A; CN103140340A; RU2531194C2; BR112012025735A2

Abstract

processo para a produção de corpos plásticos moldados, sujeitos a tração ou pressão. a presente invenção refere-se a um processo para produzir corpos moldados (12) plásticos, em formato anelar, sujeitos à tração ou pressão empregando um molde de injeção (2) com uma cavidade principal (42), sendo que no molde de injeção (2), em aditamento à cavidade principal (42), está conformada ao menos uma cavidade adicional (46), sendo que ao menos esta cavidade adicional (46) está unida com a cavidade principal (42), através de um canal de união (47). a cavidade principal (42)será de tal modo cheia com a fusão de plástico, que na cavidade principal (42), próximo do canal de união (47), entre ao menos uma cavidade adicional (46) e a cavidade principal (42), se forma uma costura de união (40), sendo que a seção transversal do canal de união (47) está de tal modo dimensionada que durante o enchimento da cavidade principal (42) não haja fluxo de fusão de plástico dentro da cavidade adicional (46). a pressão do enchimento será intensificada até que a fusão plástica flua dentro da cavidade adicional (46); sendo que a costura de união (40), formada no enchimento da cavidade pricnipal (42), será atravessada pelo fluxo. em seguida, será aberto o molde de injeção (2) e o corpor moldado (12) será retirado.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE CORPOS PLÁSTICOS MOLDADOS, SUJEITOS A TRAÇÃO OU PRESSÃO E ARMAÇÃO PARA FLUIDOS PRESSURIZADOS .

Campo Técnico:

[0001] A presente invenção se refere a um processo para a produção de corpos moldados plásticos, em formato anelar, sujeitos por tração ou pressão, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1, bem como abrange uma armação para fluidos pressurizados, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 8.

Estado da Técnica:

[0002] Os documentos DE 10 2005 042 579 A1, DE 37 32 703 A1 e DE 37 40 531 A1 mostram contadores compostos de água, cujos alojamentos possuem uma abertura superior, pela qual podem ser introduzidas e retiradas as guarnições técnicas de medição. O fecho estanque à pressão da abertura superior se verifica por uma tampa pressurizada que é separavelmente unida com o alojamento por meio de parafusos fixadores. Com a finalidade da resistência à pressão, a tampa de pressão consiste de metal. O mecanismo medidor está posicionado sobre a tampa pressurizada. Quando a tampa pressurizada for amagnética, por exemplo, consistindo de latão, a rotação da turbina, com o auxílio de ímãs permanentes, poderá ser transferida para um mecanismo medidor.

[0003] Pelas razões mais diferentes já vem sendo tentado há muitos anos produzir as armações que estabelecem contato com água potável, não mais de metal, e especialmente, não mais de latão, porém de plástico. Os plásticos, todavia, possuem algumas propriedades que tornam necessária uma adequação especial para este uso. Por um lado, os plásticos são nitidamente menos estáveis do que os metais. Além disso, os plásticos têm uma tendência de ceder

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2/11 sob a influência de pressão constante ou de força de tração constante. Além disso, a água é difundida nos plásticos e reduz adicionalmente a sua resistência. Caso em virtude de maiores exigências à resistência, os plásticos tiverem que ser reforçados com fibras de vidro ou de cerâmica, é assim dificultado um processo de injeção.

[0004] Finalmente ficou evidenciado que o modo e a forma como a fusão do plástico injetado no molde de injeção, e em qual ponto estão situados as chamadas costuras de união, é fator decisivo para a resistência do corpo moldado acabado. Componentes produzidos por moldagem por injeção, nos quais as costuras de união estão posicionadas de uma forma irregular, possuem valores de resistência nitidamente mais reduzidos. Isto é insatisfatório.

[0005] Costuras de união surgem quanto frentes de fluxo arrefecidas do plástico injetado no molde de injeção se encontram e, portanto, não podem entrar em uma união de coesão suficiente. Se no processo do enchimento, a fusão plástica envolver, por exemplo, um núcleo, a fusão arrefecerá na superfície do núcleo, o que resulta em um forte enfraquecimento da costura de união.

[0006] A técnica conhece alguns processos para melhorar a qualidade da costura de união.

[0007] Um método se baseia em que a frente fluida seja controladamente aquecida. Assim, por exemplo, pode ser aquecido um núcleo banhado pela fusão de plástico, a fim de reduzir ou evitar o arrefecimento da fusão. Além disso, é conhecido aquecer rapidamente a superfície da ferramenta na região da união da costura, no momento do enchimento. Desta maneira, será amolecida à frente da fusão e é lograda uma mistura melhor do material na área da frente de fluxo. Não obstante, com isto poderá ser prolongado o tempo do ciclo.

[0008] No caso dos componentes moldados que são injetadas simultaneamente em várias fases, as uniões de costura não podem

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3/11 ser evitadas porque as diferentes correntes da fusão se chocam reciprocamente na extremidade do percurso do fluxo. Pelo uso do chamado processo de moldagem por injeção em cascata, a cavidade no início da fase do enchimento será cheia apenas através de um bocal alimentador. Se a frente da fusão ultrapassar o próximo segmento, o próximo bocal será aberto e nova fusão será injetada na corrente de fusão já existente. Assim, em vários bocais podem ser ultrapassados grandes percursos de fluido, sem que frentes frias do fluxo se choquem reciprocamente. Não obstante, torna-se necessário um controle complexo dos bocais de alimentação e o tempo cíclico será prolongado.

[0009] Uma melhoria do processo de moldagem por injeção em cascata pode ser lograda pelo emprego de bocais de canais idênticos, de controle correspondente. Para tanto, inicialmente a cavidade será cheia por todos os bocais. Pouco antes do enchimento completo ou durante uma fase posterior à compressão, a cavidade restante será cheia por apenas um bocal. Isto resulta em um fluxo de passagem da região da costura de união entre os bocais. Também aqui se torna necessário um controle complexo dos bocais de aplicação.

[00010] Outra possibilidade conhecida para melhorar a qualidade da costura da união de um componente moldado é o chamado processo da moldagem por injeção em cadência contrária. Neste processo, a cavidade será cheia através de dois agregados de injeção que podem ser separadamente controlados entre si. Após o enchimento pelos dois agregados, o senfim de um dos agregados será retraído, enquanto que o outro agregado continua a injetar. Com isto será deslocado o núcleo ainda liquefeito da costura de união. Como para este procedimento são necessários vários agregados de injeção com um controle correspondente, este processo é bastante complexo. [00011] Em todos os casos são feitos esforços para que a costura

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4/11 de união seja atravessada pelo fluxo para aprimorar as suas propriedades mecânicas. Neste caso, após a junção das frentes fluidas, o núcleo plástico da costura de união será deslocado. A costura de união que na seção transversal se projeta em sentido plano, adquire assim um formato de parábola e se assemelha a uma união de ranhura-mola. De forma melhor, mas também mais complexa isto pode ser logrado pelos processos acima descritos de moldagem por injeção em cascata e moldagem por injeção em cadência contrária, que são, todavia, bastante complexas.

Descrição da Invenção:

[00012] A presente invenção tem como objeto prover um processo para produzir componentes moldados, mediante emprego de um molde de injeção com uma cavidade principal, dentro da qual é moldada a peça de moldagem e ao menos um núcleo.

[00013] Esta tarefa será solucionada por processos com as características da reivindicação 1.

[00014] A presente invenção se baseia em viabilizar um fluxo de passagem pela costura de união, sendo oferecidos nos pontos especialmente críticos cavidades adicionais, dentro das quais pode fluir a fusão do material plástico, sendo o núcleo das costuras de união atravessado pela fusão plástica quente, e surgindo assim a forma de parábola acima mencionada.

[00015] Outra vantagem do processo da invenção reside em que por um posicionamento adequado as cavidades adicionais podem ser controladas na direção das fibras por materiais sintéticos reforçados com fibras, por exemplo, em sentido recíproco paralelo e perpendicular para com a direção da força, com o que será consideravelmente aumentada a resistência à pressão da peça plástica moldada. No caso, quase todas as propriedades do material sintético homogêneo, reforçado com fibras, são alcançadas.

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5/11 [00016] Os corpos de moldagem adicionais que assim são formados podem, em seguida, ser removidos. Eventualmente, estes corpos de moldagem adicionais podem, todavia, também cumprir funções úteis, nas quais a resistência não importa.

[00017] Um emprego típico do processo de acordo com a invenção são armações para corpos moldados, sujeitos por pressão no campo da instalação de água, por exemplo, alojamentos, tampas pressurizadas e anéis de aperto de contadores de consumo de água. Uma vantagem essencial neste caso reside em que o alojamento e/ou a placa pressurizada consiste de material sintético. O material sintético é amagnético, de maneira que os giros do órgão medidor, com o auxílio de ímãs permanentes, podem ser transferidos para um mecanismo medidor. Além disso, o material sintético não exerce influência desvantajosa sobre o fluido a ser medido, especialmente água.

[00018] Para aprimorar a estabilidade mecânica de um corpo moldado mostrou ser vantajoso que a costura de união seja formada lateralmente defasada em relação ao canal de união. Especialmente será vantajoso que a costura de união seja formada em um segmento do corpo moldado, o qual, no emprego conforme programado do corpo moldado está situado em uma região que é mecanicamente pouco solicitada.

[00019] Preferencialmente, um ponto de injeção de material sintético no molde de injeção será de tal modo posicionado que se forma ao menos uma costura de união, próximo do canal de união.

[00020] Caso forem empregados vários pontos de injeção do material sintético, estes serão de tal modo posicionados que as costuras de união se formam próximo dos canais de ligação.

[00021] Vantajosamente, os diferentes pontos de injeção serão ativados de tal maneira que as uniões de costura, durante a injeção da

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6/11 fusão de plástico, se formam ao lado dos canais de união e que no subsequente aumento da pressão a fusão de plástico flui para o interior das cavidades adicionais, sendo que são atravessadas pelo fluxo as costuras de união formadas no enchimento da cavidade principal.

[00022] Além disso, a presente invenção tem como objeto indicar uma armação pra fluidos pressurizados, especialmente água, com um anel de aperto, sendo que este anel de aperto é de material sintético, ou seja, de plástico apresentando elevado grau de resistência.

[00023] Esta tarefa será solucionada por uma armação com as características da reivindicação principal 8.

[00024] Graças ao formato especial do anel de aperto com os corpos moldados adicionais ligados através de hastes, podem ser produzidos componentes plásticos altamente solicitados, sem costuras de união enfraquecedoras e com um percurso otimizado de fibras de reforço. Os corpos adicionais de hastes assim formados podem, em seguida, ser removidos. Eventualmente, estes corpos moldados adicionais também podem cumprir funções úteis, nas quais a resistência não importa.

[00025] Preferencialmente, a armação abrange um alojamento com uma abertura e uma tampa pressurizada que fecha de modo separável a abertura com dispositivos fixadores, sendo que a tampa pressurizada abrange uma placa vedante e um anel de aperto, sendo que a placa vedante possui um flange marginal circundante, a placa vedante é injetada de plástico e o anel de aperto prende a placa vedante no alojamento.

[00026] Segundo uma modalidade preferida da invenção, o flange marginal da placa vedante está chanfrado para fora e o anel de aperto é conformado de modo ajustado a esta conformação. A chanfradura faz com que a pressão aplicada por baixo contra a placa vedante

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7/11 origine no anel de pressão, tensões de tração. Graças à penetração da fusão de plástico nos corpos moldados adicionais, todavia, fibras de reforço contidas no plástico serão também corretamente orientadas na região da união de costura atravessada pelo fluxo.

[00027] Outra vantagem essencial reside no fato de que a placa vedante é de material sintético. O material sintético é amagnético, de maneira que os giros da turbina com o auxílio de ímãs permanentes podem ser transferidos para o mecanismo medidor. Além disso, o material sintético, ou seja, plástico não exerce influências desvantajosas sobre o fluido a ser medido, especialmente água, quando for selecionado um material alimentar autêntico.

[00028] Um emprego típico da armação de acordo com a invenção, com o anel de aperto consoante à invenção, são hidrômetros, por exemplo, hidrômetros compostos, com um alojamento que possui uma abertura lateral a ser fechada por uma tampa pressurizada.

Breve Descrição dos Desenhos;

[00029] Baseado no desenho, a invenção será explicada na forma de um exemplo de execução. As figuras mostram de forma meramente esquemática;

figura 1 - primeiro molde injetado para a produção de um corpo moldado em formato anelar, sujeito por tração ou pressão, de plástico, figura 2 - segundo molde de injeção para a produção de um corpo moldado plástico em formato anelar, sujeito por tração ou pressão, figura 3 - perspectiva de um corpo moldado em formato anelar, sujeito por tacão ou pressão, figura 4 - corte longitudinal por um cortador de turbina, figura 5 - vista em perspectiva de uma combinação da placa vedante e anel de aperto, e

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8/11 figura 6 - um terceiro molde injetado para produzir um corpo moldado plástico em formato anelar, sujeito por tração ou pressão.

Descrição Detalhada dos Exemplos de Execução:

[00030] A figura 1 apresenta meramente de forma esquemática um primeiro molde de injeção 2 com uma cavidade principal 42 para produzir um corpo moldado de plástico em formato anelar, sujeito por tração ou pressão. A fusão do plástico será injetada em um ponto de injeção 1a, dentro da cavidade principal 42, fluindo de forma mais ou menos regular para a direita e para a esquerda. No ponto onde se encontram as duas correntes parciais, surge uma costura de união 40. Como as frentes das duas correntes parciais neste ínterim esfriaram um pouco, existe o perigo de que a costura de união 40 apresente uma resistência nitidamente mais reduzida.

[00031] Para evitar esta ocorrência, no molde de injeção 2 está integrada uma cavidade adicional 46 que está unida com a cavidade principal 42 sobre um canal de união 47. A cavidade adicional 46 está lateralmente defasada em relação à costura de união 40. A seção transversal e/ou a direção do canal de união 47 são de tal modo escolhidos, que inicialmente não penetra fusão de plástico dentro do canal de união 47. Isto somente acontece quando a pressão da injeção for majorada, isto é, na chamada fase de pressão posterior. Enquanto a fusão de plástico penetra na cavidade adicional 46, a costura de união 40 será atravessada pelo fluxo, formando-se a frente fluida em forma de parábola, já acima mencionada.

[00032] A figura 2 apresenta as condições no caso de um segundo molde de injeção 2, quando a fusão de plástico for injetada em quatro pontos de injeção 1a, 1b, 1c, 1d, dentro da cavidade principal 42. No caso, através dos pontos injetores 1a e 1b, inicialmente será injetado menos material do que nos pontos de injeção 1c e 1d, a fim de aplicar

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9/11 as costuras de união 40 no lado desejado, lateralmente nos canais de união 47, no sentido das cavidades adicionais 46. Durante a fase da compressão posterior, a pressão da injeção nos pontos da injeção 1a e 1b serão aumentadas, de maneira que serão atravessadas costuras de união 40, enquanto as cavidades adicionais 46 são cheias.

[00033] Em um terceiro molde de injeção 2, mostrado na figura 6, através dos quatro pontos injetores 1a, 1b, 1c, 1d será injetada sempre a mesma quantidade de material da fusão plástica na cavidade principal 42. A posição dos pontos injetores 1a, 1b, 1c, 1d é escolhida de tal maneira que as costuras de união 40 passam a ficar posicionadas no lado desejado, adjacentes aos canais de união 47, em relação às cavidades adicionais 46. Durante a fase de pressão posterior, a pressão da injeção será majorada em todos os pontos injetores 1a, 1b, 1c, 1d, de maneira que as costuras de união 40 são atravessadas pelo fluxo enquanto se enchem as cavidades adicionais 46.

[00034] A figura 3 mostra um anel de aperto 12, produzido em um molde de injeção de modo semelhante à forma mostrada nas figuras 2 e 6. O anel de aperto 12 possui quatro aperturas de fixação 14, intensamente solicitadas por força. Para produzir as aberturas de fixação 14, são necessários na cavidade principal 42 quatro núcleos (não apresentados nas figuras 2 e 6). Para lograr um enchimento mais possível uniforme da cavidade principal 42, estão previstos os quatro pontos injetores 1a, 1b, 1c, 1d. A fusão plástica aqui injetada banha os núcleos nos dois lados, a fim de se unir no lado traseiro, ali formando as costuras de união pelas quais será produzida a redução conhecida da resistência, o que, todavia, na região das aberturas de fixação indesejada, sendo evitado pelas quatro cavidades adicionais 46.

[00035] Para viabilizar o fluxo de passagem pela costura de união, os canais de união 47 estão lateralmente defasados em relação às

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10/11 costuras de união que surgem diante dos pontos injetores 1a, 1c; 1c, 1b; 1b, 1d; 1d, 1a, em razão do banho dos núcleos pelo material, bem como da junção do fluxo de material.

[00036] Com estas medidas conseguem-se atravessar de tal maneira as costuras de união na fase de pressão posterior quando a fusão plástica for prensada através dos canais de união 47, dentro das cavidades adicionais 46, que a resistência do corpo moldado 12 pronto é apenas reduzida em uma extensão insignificante, também na região das aberturas de fixação 14.

[00037] Os corpos moldados adicionais 16 e as hastes 17, formados nas cavidades adicionais, antes do uso posterior do corpo moldado 12 serão cortadas. Alternativamente, existe a possibilidade de integrar o corpo moldado adicional 16 em uma forma que viabilize o posicionamento sequencial, por exemplo, como uma placa de especificação de tipo, um punho manual ou semelhante unidade.

[00038] A figura 4 apresenta um corte longitudinal por um cortador de turbina. Pode-se reconhecer um alojamento 10 como uma admissão 2, saída 3 e um canal de fluxo de passagem 4 cilíndrico, eventualmente também cônico. No lado superior, o alojamento 10 possui um abertura 6 que é fechada de forma separável por uma tampa pressurizada 60. Acima da tampa pressurizada 60 reconhecese o mecanismo medidor 5.

[00039] Abaixo da tampa pressurizada 60 encontra-se no canal de fluxo de passagem 4 uma guarnição de retenção 20 que sustenta todos os componentes necessários para a admissão de consumo, especialmente uma turbina 30 que é posta a girar pelo fluido em passagem e cujas rotações são transferidas com o auxílio de ímãs permanentes, através da tampa pressurizada 60 até o mecanismo medidor 5.

[00040] Como pode ser reconhecida na figura 5, a tampa

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11/11 pressurizada 60 é conformada em duas seções, sendo injetada de material sintético. Consiste de uma placa vedante 11 com flange marginal 13 circundante e de um anel de aperto 12 separado com quatro aberturas fixadoras 14. Graças à divisão da tampa pressurizada convencional inteiriça em uma placa vedante 11 e anel de aperto 12, cada componente pode ser injetado de material sintético em condições ótimas.

[00041] Caso o material plástico contenha fibras de reforço para aprimorar a resistência da pressão da tampa pressurizada 60 de duas seções, estas fibras de reforço serão arrastadas na fase da compressão posterior, por ocasião do fluxo de passagem pelas costuras de união, sendo orientadas na direção das cavidades adicionais. Para poder aproveitar especialmente na região das aberturas de fixação a resistência à tração assim lograda, o flange marginal 13 da placa vedante 11 é conformado em declive oblíquo para o exterior (ver figura 5). Se o interior do alojamento 10 for pressurizado, a pressão atuará por baixo contra a placa vedante 11 e transfere a pressão sobre o flange marginal 13 para o anel de aperto

12. Neste processo, o plano oblíquo do flange marginal 13 transforma as forças de pressão em força de tração que são removidas na forma ótima pelas fibras de reforço de orientação paralela.

Claims

REIVINDICAÇÕES.

1. Processo para a produção de corpos moldados (12) em formato anelar, sujeitos por tração ou pressão, de plástico, mediante uso de um molde de injeção (2), com uma cavidade principal (42), sendo que no molde de injeção (2), em caráter adicional à cavidade principal (42), está conformada ao menos uma cavidade adicional (46), sendo que ao menos esta cavidade adicional (46) está unida com a cavidade principal (42), através de um canal de união (47), caracterizado pelo fato de que:

- a cavidade principal (42) será de tal forma cheia com a fusão plástica que na cavidade principal (42), próximo do canal de união (47), entre ao menos uma cavidade extra (46) e a cavidade principal (42), em situação lateralmente defasada para com o canal de união, forma-se uma costura de união (40), sendo que a seção transversal do canal de união (47) está de tal modo dimensionado que durante o enchimento da cavidade principal (42) não se verifique um fluxo de plástico para o interior da cavidade adicional (46),

- a pressão do enchimento será majorada até que a fusão de plástico flua no interior da cavidade adicional (46);

- sendo que a costura de união (40), formada no enchimento da cavidade principal (42) é atravessada pelo fluxo;

- o molde de injeção (2) será aberto e o corpo moldado (12) será retirado.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a costura de união é formada em um segmento do corpo moldado, o qual, com o uso programado do corpo moldado, está situado em uma região que mecanicamente está sujeita a reduzida solicitação mecânica.
3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que:

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- a costura de união (40) forma-se próximo do canal de união (47), sendo que ao menos um ponto injetor (1a) está adequadamente posicionado no molde de injeção (2).
4. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que:

- costuras de união (40) formam-se próximo dos canais de união (47), sendo que vários pontos de injetores (1a, 1b, 1c, 1d) estão adequadamente posicionados no molde de injeção (2).
5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que:

- no caso de vários pontos injetores (1a, 1b, 1c, 1d), estes serão acionados de tal maneira que durante a injeção da fusão plástica, as costuras de união (40) se formam ao lado dos canais de união (47) e no subsequente aumento da pressão, fusão plástica flui dentro das cavidades adicionais (46); sendo que as costuras de união (40), formadas durante o enchimento da cavidade principal (42), são atravessadas pelo fluxo.
6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que:

- os corpos moldados adicionais (16, 17), formados na cavidade adicional (46) e no canal de união (47) serão seccionados.
7. Armação para fluidos pressurizados, especialmente água, abrangendo um anel de aperto plástico que pode ser produzido de acordo com o processo, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que o anel de aperto abrange:

- aberturas (14) para dispositivos fixadores,

- ao menos um ponto injetor (1a, 1b, 1c, 1d), próximo de uma das aberturas (14),

- e ao menos um corpo moldado adicional (16) no lado da

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3/3 abertura (14), afastado em relação ao ponto injetor (1a, 1b, 1c, 1d).
8. Armação, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que:

- a armação abrange um alojamento (10) com uma abertura (6),

- uma tampa pressurizada (60) que fecha a abertura (6) com dispositivos fixadores, sendo que

- a tampa pressurizada (60) abrange

- uma placa vedante (11),

- e um anel de aperto (12),

- a placa vedante (11) possui um flange marginal (13) circundante

- a placa vedante (11) é injetada de plástico,

- o anel de aperto (12) prende a placa vedante (11) no alojamento (10).
9. Armação de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que:

- o flange marginal (13) da placa vedante (11) está chanfrado para o exterior

- o anel de aperto (12) é moldado de modo correspondentemente ajustado.