BR112013023588B1

BR112013023588B1 - método para produzir um alojamento de bomba moldado em rede plástico, e sistema de molde e núcleo

Info

Publication number: BR112013023588B1
Application number: BR112013023588-8A
Authority: BR
Inventors: Robert R. Kimberlin; William M. Larson; Jie Jiang; Mary E. Allocco
Original assignee: Standex International Corporation
Priority date: 2011-03-14
Filing date: 2012-03-12
Publication date: 2021-02-17
Also published as: WO2012125543A1; MX2013010346A; JP5903109B2; US20130062811A1; US20150132429A1; EP2686555B1; MX337037B; ES2551261T3; HK1193860A1; CN103415702A; EP2686555A1; BR112013023588A2; CN103415702B; JP2014512984A

Abstract

ALOJAMENTO DE PLÁSTICO PARA BOMBA E FABRICAÇÃO DO MESMO. A presente invenção refere-se a um método de produzir um alojamento de bomba que é moldado em forma de rede e imediatamente assume o seu formato final e especificação de desenho sem requerer mais do que processos de usinagem secundária de mínima importância. O método utiliza moldes e núcleos configurados de modo que nenhuma das portas de fluido do alojamento produzido usando os moldes e núcleos tem qualquer geometria intersectante.

Description

MÉTODO PARA PRODUZIR UM ALOJAMENTO DE BOMBA MOLDADO EM REDE PLÁSTICO, E SISTEMA DE MOLDE E NÚCLEO

REFERÊNCIA CRUZADA AO PEDIDO RELACIONADO

[0001] O presente pedido reivindica prioridade ao Pedido Provisório U.S. de número de Série 61/452,304, depositado em 14 de março de 2011, e intitulado "Plastic Pump Housing and Manufacture Thereof," que se encontra aqui incorporado por referência em sua totalidade.

CAMPO

[0002] A presente invenção refere-se ao campo de fabricação de bomba de fluido. Mais particularmente, a presente descrição refere-se a métodos para a produção de alojamentos de plástico para bomba moldados em forma de rede por utilizar moldes e núcleos configurados de modo que nenhuma das portas de fluido do alojamento produzida usando os moldes e núcleos tenha qualquer geometria intersectante.

ANTECEDENTES

[0003] Para reduzir os custos associados com a fabricação de bombas de deslocamento positivo, especialmente as do tipo usadas em aplicações alimentícias é desejável se utilizar materiais mais econômicos do que os materiais convencionais latão e aço inoxidável usados para produzir o alojamento da bomba. Materiais plásticos adequados para uso como um material de alojamento de bomba para aplicações alimentícias tipicamente devem ser adequados para uso em condições de alta temperatura, cujas condições com frequência excedem 148,88 graus Celsius (300 graus F). O uso de plásticos é também vantajoso para eliminar fontes de chumbo a partir do sistema de bomba. Em aplicações alimentícias e de água para beber, essa é uma característica muito desejável.

[0004] Plásticos preenchidos de vidro são com frequência adequados para uso nas referidas altas temperaturas, entretanto, diretrizes tipicamente associadas com o uso de plásticos em aplicações alimentícias, tal como as determinadas por NSF International, tipicamente limitam a quantidade de fibra de vidro exposta à superfície das partes molhadas, tal como as superfícies internas do alojamento da bomba, a uma polegada de fibra de vidro exposta ou menos. Como um modo prático, se significante usinagem secundária da parte de plástico é necessária, o nível de fibra exposta em geral irá exceder o limite.

[0005] Moldes convencionais e técnicas de moldagem necessitam de aprimoramento em relação à fabricação dos alojamentos de plástico para bomba. Os referidos moldes e técnicas resultam em alojamentos que necessitam de significante usinagem secundária, e assim são inadequados para a produção de alojamentos para aplicações alimentícias.

[0006] Assim sendo, o que é desejado é um método aprimorado de produzir um alojamento de plástico que seja adequado para aplicações alimentícias e, como moldado está pronto para uso e qualquer usinagem adicional necessária é de mínima importância e menos do que cerca de uma polegada quadrada da superfície interna molhada é submetida a usinagem adicional após ser formada por moldagem.

SUMÁRIO

[0007] As necessidades acima e outras necessidades são alcançadas por um método de produzir um alojamento de plástico para bomba moldada em forma de rede tendo uma porta de entrada de fluido, uma porta de saída de fluido, e uma porta de válvula de liberação de pressão, cada uma em comunicação de fluido com a cavidade da bomba.

[0008] Em um método de acordo com a descrição, o método inclui as etapas de: proporcionar um primeiro molde tendo uma topografia de superfície interior configurada para corresponder em negativo às topografias exteriores de uma primeira porção do alojamento e para corresponder em negativo à topografia associada com a porta de entrada de fluido, a porta de saída de fluido, e a porta de válvula de liberação do alojamento; proporcionar uma segunda moldagem tendo uma topografia de superfície interior configurada para corresponder em negativo às topografias exteriores da segunda porção do alojamento; proporcionar um primeiro núcleo tendo um formato exterior configurado para corresponder em negativo às topografias interiores de uma porção proximal da cavidade do alojamento; e proporcionar um segundo núcleo tendo um formato exterior configurado para corresponder em negativo às topografias interiores de uma porção distal da cavidade do alojamento.

[0009] Os primeiro e segundo moldes e os primeiro e segundo núcleos são configurados de modo que nenhum da porta de entrada de fluido, da porta de saída de fluido, ou a porta de válvula de liberação de pressão do alojamento produzido usando os moldes e núcleos tem qualquer geometria intersectante.

[00010] Os primeiro e segundo moldes são montados voltados um para o outro com os primeiro e segundo núcleos posicionados adjacentes um ao outro em uma relação de extremidade para extremidade dentro dos moldes, após o que plástico é introduzido. Após o plástico curar, os moldes são puxados em oposição um ao outro e os núcleos são puxados em oposição um ao outro e substancialmente perpendiculares à tração dos moldes para produzir o alojamento moldado em forma de rede.

[00011] Os alojamentos de bomba resultantes não precisam de usinagem secundária e podem ser adequados para aplicações alimentícias.

[00012] Também descrito é um sistema de molde e núcleo for para produzir um alojamento de plástico para bomba moldada em forma de rede.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00013] Vantagens adicionais da descrição são aparentes por referência à descrição detalhada quando considerada em conjunto com as figuras, que não estão em escala de modo a mais claramente mostrar os detalhes, em que números de referência similares indicam elementos similares através das diversas vistas, e em que:

[00014] A figura 1 é uma vista em perspectiva dianteira de uma bomba produzida de acordo com a descrição.

[00015] A figura 2 é uma vista em perspectiva dianteira de um alojamento de bomba produzido de acordo com a descrição.

[00016] A figura 3 é uma vista em perspectiva traseira do alojamento da bomba da figura 2.

[00017] A figura 4 é uma vista em seção transversal de extremidade traseira do alojamento da bomba da figura 2.

[00018] A figura 5 é uma vista lateral em seção transversal do alojamento da bomba da figura 2.

[00019] As figuras 6 e 7 são vistas explodidas de moldes e núcleos usados para produzir o alojamento da figura 2 de acordo com a descrição.

[00020] A figura 8 é uma vista em perspectiva dianteira de outra modalidade da bomba produzida de acordo com a descrição.

[00021] A figura 9 é uma vista em perspectiva dianteira de um alojamento de bomba para a bomba da figura 8

[00022] A figura 10 é uma vista em perspectiva traseira do alojamento da bomba da figura 9.

[00023] A figura 11 é uma vista em seção transversal de extremidade traseira do alojamento da bomba da figura 9.

[00024] A figura 12 é uma vista lateral em seção transversal do alojamento da bomba da figura 9.

[00025] A figura 13 é uma vista explodida de moldes e núcleos usados para produzir o alojamento da figura 9 de acordo com a descrição, e a figura 14 é uma vista montada do mesmo.

[00026] A figura 15 é uma vista explodida mostrando componentes adicionais da bomba.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[00027] A descrição se refere a métodos para a fabricação de bombas tendo um alojamento de plástico que é moldado em forma de rede. Bombas de acordo com a descrição são particularmente adequadas para bombear água para uso em bebidas, tal como para bombear água em sistemas de água carbonatada, para máquinas de café expresso, e sistemas de refrigeração de cerveja.

[00028] Como usado aqui, "moldado em forma de rede" quer dizer que após o alojamento ser moldado o mesmo está substancialmente pronto para uso e não requer qualquer usinagem significante adicional ou formação ou polimento, tal como o tipo tipicamente realizado usando equipamento de computador numérico controlado (CNC). Que é, a terminologia "moldado em forma de rede" como usado aqui será entendido significar que o alojamento como moldado está substancialmente pronto para uso e qualquer usinagem adicional é de mínima importância e menos do que cerca de uma polegada quadrada da superfície interna molhada é submetido a usinagem adicional após ser formado por moldagem.

[00029] Assim sendo, na medida em que o alojamento como moldado não requer usinagem, formação, polimento, ou outro tratamento adicional para estar pronto para uso, as superfícies umidificadas não são perturbadas de modo a expor a fibra de vidro à superfície umidificada e tornar a bomba inaceitável para aplicações em categorias alimentícias. Assim, o referido alojamento de bombas produzido de plásticos preenchidos de vidro pode ser produzido para ir de encontro aos limites da fibra de vidro de modo que a exposição total da fibra de vidro é mantida em ou abaixo de 645,16 mm2 (1 in2) exposição total. Adicionalmente, ao se evitar a necessidade de significante usinagem adicional ou semelhante, os custos de fabricação associados com tratamento adicional são economizados.

[00030] Com referência inicialmente às figuras 1-7, em uma primeira modalidade a descrição se refere a um método para a fabricação a bomba 10 tendo um alojamento de plástico 12 que é moldado em forma de rede. A bomba 10 é, por exemplo, configurada como uma bomba de hélice de deslocamento positivo tendo várias partes de bomba móveis e estáticas que cooperam com o alojamento 12, tal como uma tampa traseira, placa de extremidade, anéis em O, mancais, vedações, revestimento, rotor, hélices, pinos de alinhamento, anéis de encaixe, eixo, válvula de liberação de pressão 14, elementos de inserção de porta 15 e 16, arruelas, filtro de entrada, e semelhante. A bomba 10 é acoplada, como por aparafusamento ou presilha ou de outro modo conectada ao motor da bomba, tal como um motor elétrico integrado ou externo, tendo um eixo de saída.

[00031] O alojamento da bomba 12 é de construção de plástico moldado em uma peça, e o material plástico pode ser reforçado com fibras tal como fibras de vidro para maior resistência e resistência à temperatura. O alojamento 12 é configurado para incluir uma porção proximal 20 e uma porção distal 22. A porção proximal e a porção distal 22 definem as extremidades da cavidade da bomba e são seladas como pelo uso de tampas, vedações, e semelhante, com a porção proximal 20 adaptada para ser montada em um a motor de bomba.

[00032] O alojamento 12 também inclui três portas de passagem de fluido configuradas para permitir o desejado trajeto de fluido durante a operação da bomba, ou seja, uma porta de entrada de fluido 24 para receber um fluido a uma primeira pressão, uma porta de saída de fluido 26 para expelir o fluido a uma segunda e maior pressão, e uma porta de válvula de liberação de pressão 28 através da qual fluido e pressão podem escapar no caso da pressão exceder um predeterminado nível. O alojamento 12 define uma cavidade interior da bomba 30, com cada uma das portas 24, 26, e 28 estando em comunicação de fluido com a mesma via entradas de portas 24a, 24b, 26a, 26b, e 28a, 28b, associadas com as portas 24, 26, e 28, respectivamente.

[00033] Foi descoberto que ao proporcionar um alojamento moldado em forma de rede, é vantajoso que os moldes utilizados para produzir o alojamento 12 sejam configurados de modo que nenhuma das portas de passagem de fluido, por exemplo, a porta de entrada de fluido 24, a porta de saída de fluido 26, e a porta de válvula de liberação de pressão 28, tenha geometria intersectante. Essa configuração dos moldes e o alojamento da bomba resulta a partir da necessidade de que o alojamento seja moldado em forma de rede e não requeira mais do que acabamento de mínima importância, uma vez que as portas representam uma estrutura complexa que, se produzidas com geometria intersectante, precisariam mais do que acabamento de mínima importância.

[00034] Assim sendo, e com referência agora às figuras 6 e 7, o alojamento 12 é fabricado utilizando um molde superior 40, um molde inferior 42, um núcleo proximal 44, e um núcleo distal 46. Os moldes 40 e 42 e os núcleos 44 e 46 são vantajosamente configurados de modo que nenhuma das portas de passagem de fluido, por exemplo, a porta de entrada de fluido 24, a porta de saída de fluido 26, e a porta de válvula de liberação de pressão 28, do alojamento 12 produzidas usando os moldes e núcleos tem qualquer geometria intersectante. Como parte disso, será observado que os núcleos 44 e 46, portanto não passam através de qualquer uma das portas de passagem de fluido.

[00035] A estrutura dos moldes e núcleos também facilita o processo de moldagem simplificado envolvendo a simplificação na separação dos moldes e dos núcleos a partir do alojamento moldado 12. Em relação a isso, será entendido que os moldes 40 e 42 são montados voltados um para o outro com os núcleos 44 e 46 posicionados adjacentes um ao outro em uma relação de extremidade para extremidade dentro dos moldes 40 e 42, após o que plástico é introduzido. Após o plástico curar, os moldes 40 e 42 são puxados em oposição um ao outro, como indicado pelas setas A e B (A figura 6), e os núcleos 44 e 46 são puxados em oposição um ao outro e substancialmente perpendicular à tração dos moldes 40 e 42, como indicado pelas setas C e D (A figura 6).

[00036] O molde superior 40 tem uma topografia de superfície interior 50 configurada para corresponder em negativo às topografias exteriores de uma porção superior do alojamento 12 e para corresponder em negativo à topografia associada com a porta de entrada de fluido 24, a porta de saída de fluido 26, e a porta de válvula de liberação 28. O molde inferior 42 tem uma topografia de superfície interior 52 configurada para corresponder em negativo às topografias exteriores de uma porção inferior do alojamento 12. O núcleo 44 é solido e tem um formato exterior 54 configurado para corresponder em negativo às topografias interiores de uma porção proximal da cavidade 30 do alojamento 12, que é substancialmente cilíndrico. O núcleo 46 é sólido e tem um formato exterior 56 configurado para corresponder em negativo às topografias interiores da porção distal da cavidade 30 do alojamento 12, que é um perfil cilíndrico escalonado. O molde superior 40 inclui varas 57, 58, e 59 sobre as quais os elementos de inserção 14, 15, e 16, respectivamente, são recebidos de modo deslizável.

[00037] Como será observado a partir das vistas, todas as porções do molde 40 correspondendo à porta de entrada de fluido 24, a porta de saída de fluido 26, e a porta de válvula de liberação 28 terminam no núcleo distal 46, e o núcleo 46 não passa através de qualquer uma das referidas portas de passagem de fluido do alojamento 12. Foi descoberto que essa construção dos moldes e núcleos permite que os moldes sejam produzidos de modo que a parte como moldada está pronta para uso e não requer qualquer usinagem ou formação ou polimento adicional. Ou seja, as superfícies do molde se conformam ao formato e dimensões finais desejadas, sem nenhum tratamento adicional.

[00038] Em conjunto com isso, foi descoberto que essa característica dos componentes de molde permite um simples procedimento de tiragem do molde no qual os moldes superior e inferior são removidos por um primeiro movimento de tração linear no qual os moldes superior e inferior são puxados em afastamento um a partir do outro, e os núcleos são removidos por um segundo movimento de tração linear no qual os núcleos proximal e distal são puxados em direções opostas, com o segundo movimento de tração linear sendo substancialmente perpendicular ao primeiro movimento de tração linear.

[00039] O referido método de puxar os moldes e os núcleos, como permitido pelas configurações dos moldes e dos núcleos, foi observado evitar a presença de rebarbas, saliências, e outro plástico estranho na parte moldada que necessitariam de usinagem ou formação ou polimento adicional. Assim, o alojamento 12 moldado de acordo com a descrição usando os moldes 40 e 42, e os núcleos 44 e 46 foram observados ser moldados em forma de rede e para se conformar ao formato e dimensões finais desejados.

[00040] Com referência agora às figuras 8-15, a segunda modalidade de acordo com a descrição se refere a um método para a fabricação de uma bomba 100 tendo um alojamento de plástico 102 que é moldado em forma de rede. O alojamento 102 é substancialmente idêntico ao alojamento 102, exceto em que o mesmo inclui um elemento de inserção de orifício distal 103 incluído durante a moldagem. O elemento de inserção de orifício 103 é preferivelmente de construção de aço inoxidável e localizado correspondendo à porção distal 22’ do alojamento 102. O elemento de inserção 103 é preferivelmente roscado. A adição do elemento de inserção 103 permite um ponto de conexão mais forte do que o material plástico do alojamento e foi observado proporcionar uma operação aprimorada incluindo menos ruído durante a operação de a bomba 100 em comparação com a bomba 10.

[00041] O alojamento 102 é produzido usando moldes 40’ e 42’ e núcleos 44’ e 46’. Os moldes 40’ e 42’ e núcleos 44’ e 46’ são substancialmente idênticos aos moldes 40 e 42 e núcleos 44 e 46, exceto por algumas das respectivas topografias serem configuradas onde necessário para receber o elemento de inserção de orifício traseiro 103. Ou seja, o elemento de inserção de orifício 103 é proporcionado para proporcionar algumas das topografias mais complexas do alojamento 102, de modo que as superfícies internas dos moldes são simplificadas. Em relação a isso, as várias partes correspondentes do alojamento 102 e os moldes 40’ e 42’, e núcleos 44’ e 46’ são referidas como os mesmos números que os das modalidades das figuras 1-7, exceto com uma designação primo.

[00042] Como mostrado na figura 15, o alojamento 102 é compatível com uma variedade de componentes internos de bomba para produzir a bomba 100. Por exemplo, como mostrado, o alojamento 102 é configurado para receber a válvula de pressão 14’ que inclui elemento de inserção de válvula 50, corpo de válvula 52, mola 54, anel em O 56, válvula de liberação 58, cobertura de válvula 60, mola 62, parafuso de ajuste 64, anel em O 66, e tampa 68. Outros componentes incluem mancal de esfera 70, vedação 72, mancal traseiro 74, rotor 76 tendo hélices 78 espaçadas por pinos 78a, revestimento de plástico 80, pino de alinhamento 82, mancal dianteiro 84, anel em O 86, placa 88, e anel de encaixe 90.

[00043] A descrição anterior das modalidades preferidas para essa descrição foi apresentada com o objetivo de ilustração e descrição. Não se pretende ser exaustivo ou se limitar a descrição à forma precisa descrita. Modificações ou variações óbvias são possíveis na luz dos ensinamentos acima. As modalidades são escolhidas e descritas em um esforço de proporcionar as melhores ilustrações dos princípios da descrição e a sua aplicação prática, e para desse modo permitir que aqueles versados na técnica utilizem a descrição em várias modalidades e com várias modificações como são adequadas para o uso particular contemplado. Todas as referidas modificações e variações estão dentro do âmbito da descrição como determinado pelas reivindicações anexas quando interpretadas de acordo com o âmbito no qual elas são razoavelmente, legalmente, e equitativamente intitulada.

Claims

Método para produzir um alojamento de bomba moldado em rede plástico (12) que tem uma porta de entrada de fluido (24), uma porta de saída de fluido (26), e uma porta de válvula de liberação de pressão (28), cada uma em comunicação de fluxo com uma cavidade de bomba (30), o método caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:
fornecer um primeiro molde (40) que tem uma topografia de superfície interior configurada para corresponder em negativo a topografias exteriores de uma primeira porção do alojamento e para corresponder em negativo a topografias associadas com a porta de entrada de fluido (24), a porta de saída de fluido (26), e a porta de válvula de liberação (28) do alojamento (12);
fornecer um segundo molde (42) que tem uma topografia de superfície interior configurada para corresponder em negativo a topografias exteriores de uma segunda porção do alojamento (12);
fornecer um primeiro núcleo (44) que tem um formato exterior configurado para corresponder em negativo a topografias interiores de uma porção proximal (20) da cavidade do alojamento (12); e
fornecer um segundo núcleo (46) que tem formato exterior configurado para corresponder em negativo a topografias interiores de uma porção distal (22) da cavidade do alojamento (12);
em que os primeiro e segundo moldes (40; 42) e os primeiro e segundo núcleos (44; 46) são configurados de modo que nenhuma dentre a porta de entrada de fluido (24), a porta de saída de fluido (26) ou a porta de válvula de liberação de pressão (28) do alojamento (12) produzidas usando os moldes (40; 42) e núcleos (44; 46) tenha qualquer geometria de interseção,
em que os primeiro e segundo moldes (40; 42) são dispostos se voltando um ao outro com os primeiro e segundo núcleos (44; 46) posicionados adjacentes um ao outro em uma relação de extremidade a extremidade dentro dos moldes (40; 42), após o plástico ser introduzido, e
em que após o plástico curar, os moldes (40; 42) são puxados opostos uns aos outros e os núcleos (44; 46) são puxados opostos uns aos outros e substancialmente perpendiculares ao puxamento dos moldes (40; 42) para produzir o alojamento moldado em formato de rede (12).
Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o plástico compreende plástico preenchido por vidro.
Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a natureza de molde em formato de rede do alojamento (12) elimina a necessidade para mais do que a usinagem secundária mínima de modo que a exposição de fibra de vidro total seja mantida em ou abaixo de 6,45 cm2 (1 pol2) em exposição total.
Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o alojamento (12) é um alojamento para uso com uma bomba de palhetas de deslocamento positivo (10).
Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um elemento de inserção de orifício distal (103) localizado adjacente ao segundo núcleo (46) próximo à porção distal (22) da cavidade do alojamento (12).
Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o elemento de inserção de orifício distal (103) é rosqueado.
Sistema de molde e núcleo caracterizado pelo fato de que é para implementar o método como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, o sistema de molde e núcleo compreendendo:
um primeiro molde (40) que tem uma topografia de superfície interior configurada para corresponder em negativo a topografias exteriores de uma primeira porção do alojamento de bomba (12) e para corresponder em negativo a topografias associadas com a porta de entrada de fluido (24), a porta de saída de fluido (26) e a porta de válvula de liberação (28) do alojamento (12);
um segundo molde (42) que tem uma topografia de superfície interior configurada para corresponder em negativo a topografias exteriores de uma segunda porção do alojamento (12);
um primeiro núcleo (44) que tem um formato exterior configurado para corresponder em negativo a topografias interiores de uma porção proximal (20) da cavidade do alojamento (12); e
um segundo núcleo (46) que tem um formato exterior configurado para corresponder em negativo a topografias interiores de uma porção distal (22) da cavidade do alojamento (12);
em que os primeiro e segundo moldes (40; 42) e os primeiro e segundo núcleos (44; 46) são configurados de modo que nenhuma dentre a porta de entrada de fluido (24), a porta de saída de fluido (26) ou a porta de válvula de liberação de pressão (28) do alojamento (12) produzidas usando os moldes (40; 42) e núcleos (44; 46) tenham qualquer geometria de interseção.