BR112014023152B1

BR112014023152B1 - Método e aparelho para cortar um tubo feito de material termoplástico

Info

Publication number: BR112014023152B1
Application number: BR112014023152-4A
Authority: BR
Inventors: Marco Gulminelli; Giorgio Tabanelli
Original assignee: Sica S.P.A.
Priority date: 2012-03-23
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2021-03-23
Also published as: ITRN20120016A1; EP2828047A1; ES2580403T3; EP2828047B1; US20150027283A1; CN104203510A; WO2013140208A1; US9283689B2; CN104203510B; RU2014134212A; CA2862566A1; CA2862566C; PT2828047T; RU2600611C2; CR20140371A

Abstract

método e aparelho para cortar um tubo feito de material termoplástico. é descrito um método e um aparelho para cortar um tubo (2) feito de material termoplástico, em que o método compreende as etapas de aquecimento circunferencial e localizado de uma porção axial (3) do tubo (2) a uma predeterminada temperatura, e o processamento, utilizando uma ferramenta de corte (4), da porcão axial (3) aquecida.

Description

MÉTODO E APARELHO PARA CORTAR UM TUBO FEITO DE MATERIAL TERMOPLÁSTICO

DESCRIÇÃO CAMPO TÉCNICO

[001] Esta invenção refere-se a um método e a um aparelho para processar um tubo feito de material termoplástico, mais especificamente um método e um aparelho para o corte de um tubo feito de material termoplástico.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Tubos feitos de material termoplástico são utilizados, por exemplo, como tubos rígidos para fins sanitários, para tubulações externas de águas pluviais, para distribuição de água, e em esgotos.

[003] Os tubos de material termoplástico são produzidos por um processo de extrusão, em uma unidade de produção que modela o material no estado plástico, usando um parafuso que gira dentro de um cilindro, através de um molde com dimensões e formato adequados.

[004] A unidade de produção de tubo é conhecida como linha de extrusão e compreende uma pluralidade de aparelhos, cada um projetado para uma função específica.

[005] Um aparelho, geralmente localizado no final da linha e conhecido como "cortador", normalmente está presente nesse sistema.

[006] Esse aparelho é projetado para cortar o tubo em pedaços com comprimento preciso e predeterminado.

[007] Esse aparelho compreende uma unidade de corte instalada em um carrinho móvel sincronizado com o tubo e equipado com meios de fixação, projetados para acoplamento com o tubo durante a operação de corte.

[008] Com referência ao movimento da ferramenta de processamento em relação ao eixo do tubo, existem dois tipos diferentes de aparelhos de corte: o aparelho de corte por cisalhamento e o aparelho de corte planetário.

[009] As máquinas de corte por cisalhamento são caracterizadas por um movimento de trabalho da ferramenta de corte tendo direção de movimento perpendicular ao eixo do tubo, enquanto que os cortadores planetários são caracterizados por um movimento de trabalho da ferramenta de corte tendo um movimento circular em relação ao eixo do tubo.

[010] Com referência ao corte, existem técnicas de corte sem remoção de material e técnicas de corte com retirada de material.

[011] As técnicas de corte sem remoção de material só podem ser utilizadas para materiais que são rígidos e possuem dureza limitada, ou seja, materiais caracterizados por uma elevada resistência a tensões dinâmicas e fraca resistência à penetração de ferramentas cortantes.

[012] Exemplos de materiais rígidos com dureza limitada são os termoplásticos PE, PP e PB.

[013] Mais especificamente, esses materiais podem ser cortados com ferramentas de corte concebidas como lâminas com uma ou mais bordas cortantes, ou com lâminas de disco circular que giram livremente em torno de um eixo respectivo, ou com lâminas do tipo guilhotina.

[014] Mais especifica mente, deve ser notado que essas técnicas de corte podem ser utilizadas com tubos tendo espessuras de parede relativamente pequenas; por outro lado, com tubos tendo espessuras de parede particularmente grandes, essas técnicas de corte são difíceis de executar, porque a ferramenta de corte (geralmente no formato de um disco circular) está sujeita a elevados níveis de tensão, que favorecem a deformação.

[015] Para materiais tendo uma dureza particularmente elevada e um comportamento mecânico do tipo frágil, as técnicas de corte sem remoção de material acima mencionadas não são praticáveis, porque essas técnicas iriam causar defeitos ao tubo durante o corte (com possibilidade de danos à ferramenta) e, em qualquer caso, o corte seria impreciso; nesse caso, o tubo é cortado utilizando-se técnicas de corte com retirada de material.

[016] Os aparelhos de corte para essas técnicas compreendem serras metálicas circulares, que são multi-serrilhadas ou têm um revestimento de superfície feito de material abrasivo.

[017] Deve ser notado que o corte através da remoção de material gera grandes quantidades de aparas, que têm de ser removidas de imediato da área de corte para evitar o mau funcionamento da máquina de corte e / ou de outros aparelhos próximos.

[018] Além disso, esses cortes são prejudiciais para o usuário e podem estar carregados eletrostaticamente, aderindo às paredes do tubo e fazendo com que o processamento posterior do tubo seja impraticável.

[019] Com certos tipos de materiais de que são particularmente ricos em carga mineral adicionada ao polímero base, por exemplo, em tubos feitos de material amorfo tal como PVC-U, ABS e PMMA, ocorre a geração de poeira que, se não for adequadamente removida da área de corte, pode danificar os componentes mecânicos do aparelho e ser prejudicial para os operadores.

[020] Deve ser notado também que as técnicas de corte com retirada de material geram vibrações inconvenientes, que são transmitidas para os componentes da máquina.

[021] Outro processamento que pode ser realizado no tubo, na linha de extrusão ou também fora da linha, é o de chanfrar as extremidades.

[022] Esta operação é realizada a jusante do processamento.

[023] Este processamento é realizado na extremidade de um pedaço de tubo, e consiste em fazer - através da remoção de material - um chanfro na extremidade de um pedaço de tubo, para permitir um acoplamento estanque com um copo ou "sino", isto é, com a extremidade mais larga de outro pedaço de tubo.

[024] Deve ser notado que esta operação pode ser realizada simultaneamente com, ou após, o processo de corte.

[025] Documento DE102006008622 descreve um aparato para cortar um tubo feito de material termoplástico pertencendo ao estado da arte.

[026] Em face do exposto, tem havido uma grande necessidade de prover um método e um aparelho capazes de processar um tubo (especificamente, para cortar e chanfrar) sem remoção de material (isto é, sem a geração de fragmentos e / ou pó).

[027] Ainda mais especifica mente, há a necessidade particular de um método e um aparelho capazes de também cortar e / ou chanfrar tubos com espessuras de parede particularmente grandes e / ou tubos tendo uma alta dureza e comportamento mecânico frágil.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[028] O objetivo da presente invenção é, por conseguinte, satisfazer as necessidades acima mencionadas, provendo um método e um aparelho para cortar um tubo.

[029] Outro objetivo da invenção é permitir o corte de tubos feitos de material termoplástico, de qualquer tipo, espessura e dimensões, obtendo-se um produto acabado de alta qualidade.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[030] As características técnicas da invenção, com referência aos objetivos acima referidos, são claramente descritas nas reivindicações abaixo e suas vantagens ficam evidentes a partir da descrição detalhada que se segue, com referência aos desenhos anexos que ilustram uma forma de incorporação preferida da invenção, fornecidos meramente a título de exemplo, sem restringir o escopo do conceito inventivo, onde:
- A figura 1 é uma vista em perspectiva de uma primeira forma de incorporação do aparelho de acordo com esta invenção;
- A figura 2 é uma vista lateral do aparelho da figura 1;
A figura 3 é uma vista em corte do aparelho da figura 1;
As figuras 4A a 4G ilustram esquematicamente várias etapas operacionais de uma segunda forma de incorporação do aparelho de acordo com esta invenção;
- A figura 5 é uma vista lateral de uma linha de extrusão de tubo na qual o aparelho de acordo com a presente invenção está instalado;
- A figura 6 mostra uma forma de incorporação alternativa de um detalhe do aparelho de acordo com esta invenção.

[031] Com referência aos desenhos anexos, o algarismo 1 indica um aparelho para processamento de tubos feitos de material termoplástico de acordo com esta invenção.

[032] A expressão "tubos feitos de material termoplástico" é utilizada para indicar qualquer tubo feito de material termoplástico, como por exemplo tubos feitos de PVC-U, PMMA, ABS (termoplásticos amorfos), PE, PP e PB (termoplásticos semi-cristalinos), etc..

DESCRIÇÃO DAS FORMAS DE INCORPORAÇÃO PREFERIDAS DA INVENÇÃO

[033] O método para processamento de um tubo 2 feito de material termoplástico de acordo com esta invenção compreende as seguintes etapas:

- a) Aquecimento localizado e circunferencial de uma porção axial localizada 3 do tubo 2 a uma predeterminada temperatura de operação;
- b) Processamento, utilizando uma ferramenta 4, da porção axial 3 aquecida.

[034] Deve ser notado que a porção axial localizada 3 é mostrada, nos desenhos anexos, com linhas inclinadas.

[035] No que diz respeito ao aquecimento na etapa (a), uma porção 3 do tubo 2 é aquecida circunferencialmente, isto é, ao longo de toda a circunferência do tubo 2.

[036] Este aquecimento é substancialmente um aquecimento localizado, porque ele não envolve todo o tubo mas somente uma parte dele.

[037] Mais especificamente, deve ser notado que a expressão "porção axial localizada" significa uma porção tendo uma extensão axial limitada (de preferência menor do que o diâmetro do tubo).

[038] Mais especifica mente, apenas a porção 3, na qual um processamento é subsequentemente executado por meio da ferramenta 4, é aquecida.

[039] Deve ser notado que a porção axial 3 aquecida tem sua extensão axial em função da espessura (de parede) e / ou do diâmetro do tubo 2.

[040] Mais especificamente, de acordo com este aspecto, a extensão axial da porção axial 3 é proporcional à espessura da parede e / ou ao diâmetro do tubo 2.

[041] Convém notar, no entanto, que uma extensão axial da porção axial 3 muito longa pode determinar, nas operações subseqüentes (particularmente durante o corte), deformações inaceitáveis e permanentes do tubo 2.

[042] Com referência à predeterminada temperatura de operação (isto é, a temperatura de aquecimento), deve-se prestar atenção ao seguinte.

[043] Para os materiais de estrutura amorfa (PVC-U, PMMA, ABS) a predeterminada temperatura de aquecimento depende da assim chamada temperatura de transição vítrea do material; mais especificamente, durante a etapa (a) o aquecimento é realizado a uma temperatura mais elevada do que a temperatura de transição vítrea do material do tubo 2 sendo processado.

[044] Sabe-se que os materiais termoplásticos (PVC-U, PMMA, ABS) são caracterizados por uma temperatura, ou mais geralmente por uma faixa de temperaturas, chamada de temperatura de transição vítrea (Tg), na qual o material apresenta um comportamento mecânico visco-plástico complexo, isto é, ele tende a "amolecer".

[045] A título de exemplo, as temperaturas de transição vítreas típicas de alguns materiais termoplásticos com uma estrutura amorfa são mostradas abaixo:
PVC-U: Tg = 75° C a 80° C;
PMMA: Tg = 105° C a 120° C;
ABS: Tg = 95° C a 105° C.

[046] Com referência aos tubos feitos de material termoplástico semi-cristalino, a predeterminada temperatura de aquecimento é inferior à (e geralmente próxima da) temperatura de fusão do material do tubo 2; as temperaturas de transição vítrea para esses materiais estão próximas de, ou mesmo inferiores a, 0° C e, na temperatura ambiente, esses materiais já estão a uma temperatura mais alta do que a temperatura de transição vítrea.

[047] A título de exemplo, a temperatura de fusão do PP é de 165° C, e uma possível predeterminada temperatura de aquecimento para este material poderia ser de 140° C.

[048] O processo de aquecimento, localizado na zona de corte, deve ocorrer sem danificar, derreter ou queimar o material.

[049] De preferência, a etapa de aquecimento compreende uma etapa de emissão de ondas eletromagnéticas na direção da porção axial 3 do tubo 2.

[050] De preferência, as ondas eletromagnéticas são emitidas circunferencialmente, isto é, ao longo de toda a circunferência do tubo.

[051] Deve ser notado que a expressão "emitida circunferencialmente" significa que as ondas são emitidas em uma direção anelar, para interceptarem a superfície externa da porção 3 do tubo e a partir disto propagarem-se para as camadas internas da porção 3 do tubo.

[052] Portanto, de preferência, a porção 3 do tubo é aquecida por ondas eletromagnéticas incidentes sobre a superfície externa da porção 3 do tubo.

[053] Deve ser notado que as ondas eletromagnéticas se propagam através das paredes do tubo 2 para aquecerem, em um tempo extremamente curto, toda a porção 3 do tubo 2.

[054] De preferência, as ondas eletromagnéticas são emitidas ao longo da circunferência inteira do tubo de uma forma igualmente espaçada.

[055] As ondas eletromagnéticas são emitidas principalmente na faixa de 0,8 a 4 mícrons.

[056] Deve ser notado que, de preferência, a etapa de aquecimento compreende uma etapa de reflexão das ondas eletromagnéticas emitidas na direção da porção axial 3 do tubo 2.

[057] Em outras palavras, uma parte das ondas eletromagnéticas emitidas pela fonte é dirigida em direção à porção 3 do tubo 2, enquanto que outra parte é redirecionada, através de uma ou mais reflexões, em direção à porção 3 do tubo 2.

[058] Esta reflexão é conseguida por meios de reflexão 8, que estão descritos abaixo em mais detalhes.

[059] De acordo com um outro aspecto, a etapa de aquecimento compreende, de preferência, a medição da temperatura da porção 3 do tubo 2, para controle do aquecimento em função da temperatura medida.

[060] Em outras palavras, de acordo com este aspecto, a temperatura da porção 3 do tubo 2 é medida para que ela possa ser alterada para a temperatura predeterminada (ou operacional).

[061] Deve ser notado que, de preferência, a medição de temperatura é realizada através de um sensor 13; ainda mais preferivelmente, a medição é feita por um sensor 13 do tipo sem contato (de preferência um pirômetro óptico).

[062] Com referência à acima mencionada etapa (b) de processamento da porção 3 aquecida do tubo 2, deve ser notado que este tipo de processamento pode consistir em um corte (operação b1) ou chanfro (operação b2) da extremidade do tubo 2.

[063] Deve ser notado que a seguinte descrição também descreve um método e um aparelho correspondente para realizar individualmente a operação de chanfrar b2; este método e aparelho estão dentro do escopo de proteção conferido pelo presente invento, unicamente em combinação com o método e com o respectivo aparelho de corte concebido para a operação b1.

[064] Com referência à operação de corte b1, de acordo com este método, após o aquecimento da porção 3 do tubo 2 na temperatura predeterminada, o corte é realizado por meio de uma ferramenta 4 na porção 3 aquecida.

[065] Deve ser notado que, para a operação de corte, a porção 3 aquecida tem preferivelmente uma extensão axial inferior ao diâmetro do tubo 2 (ainda mais preferivelmente, menor do que o raio do tubo), enquanto que para a operação de chanfrar a extremidade do tubo, a porção 3 aquecida tem, de preferência, uma extensão axial menor do que o diâmetro do tubo 2 (ainda mais preferivelmente, inferior ao raio do tubo) e maior do que a extensão axial do chanfro (de preferência igual a pelo menos duas vezes a extensão axial do chanfro).

[066] Deve ser notado que a ferramenta de corte 4 é, de preferência, uma ferramenta do tipo faca.

[067] Alternativamente, a ferramenta 4 é uma ferramenta do tipo guilhotina.

[068] Deve ser notado que a ferramenta 4 possui uma lâmina.

[069] Com referência ao movimento de trabalho da ferramenta do tipo faca, o aparelho 1 está configurado de modo a que a ferramenta 4 possa se mover com uma direção de movimento perpendicular (radial) ao eixo do tubo 2 e, simultaneamente, de maneira a que a ferramenta 4 tenha um movimento circular em relação ao eixo do tubo 2.

[070] Em outras palavras, a ferramenta de corte 4 tem um movimento combinado de penetração na direção radial (no interior da espessura do tubo) e de rotação em torno do eixo X do tubo 2.

[071] A ferramenta de corte 4 sujeita a esse tipo de movimento combinado descreve, no espaço, um movimento substancialmente em espiral em torno do eixo do tubo 2.

[072] Por isso, de forma mais geral, a ferramenta 4 é uma ferramenta de corte configurada para cortar o tubo 2 (isto é, fazer o corte sem remoção de material) na porção aquecida 3.

[073] Deve ser notado que, de acordo com a presente invenção, o fato do corte de uma porção 3 do tubo 2 previamente aquecida (a uma temperatura mais elevada do que a temperatura de transição vítrea) permite que o tubo 2 seja cortado de uma maneira particularmente limpa e precisa, sem gerar imperfeições no corte (deformações, grandes irregularidades e defeitos de superfície, etc.) e sem remoção de material.

[074] Uma vantagem deste processo de corte é evitar a geração de resíduos ou pó, porque o corte é feito por separação sem haver remoção de material.

[075] Este processo para processamento do tubo supera todas as desvantagens acima mencionadas, relacionadas com a produção de resíduos ou pó, porque o corte é feito sem remoção de material.

[076] Este processo é vantajosamente aplicável a materiais termoplásticos tendo estrutura amorfa, bem como a materiais termoplásticos semi-cristalinos.

[077] As vantagens de um processo de corte de tubos de acordo com os ensinamentos da presente invenção são as seguintes:

- Uma excelente qualidade da superfície do tubo onde o corte é feito (por causa da ausência de defeitos de superfície evidentes);
- A força exigida dos atuadores providos para o movimento de corte é baixa;
- Redução da taxa de desgaste da ferramenta.

[078] As figuras 4A a 4F ilustram uma sequência de operação relativa ao chanfro (operação b2) da porção 3 do tubo 2.

[079] Deve ser notado que se a etapa de processamento consistir em uma operação de chanfrar (operação b2) a porção 3 do tubo 2, a ferramenta 4 - de acordo com uma primeira forma de incorporação - compreende um punção 14 e um anel fêmea externo 15, agindo em conjunto para chanfrar uma extremidade da porção 3 do tubo, que foi previamente aquecida [etapa (a)].

[080] O punção 14 está calibrado com o diâmetro interno do tubo e está configurado para ser inserido no interior do tubo.

[081] Por outro lado, o formato do anel fêmea externo 14 serve para deformar a extremidade do tubo 2 em direção ao eixo X do tubo (radialmente).

[082] Deve ser notado a este respeito que o anel fêmea externo 14 compreende uma porção de extremidade cônica 19, configurada para achatar (radialmente) a extremidade do tubo 2, conforme descrito abaixo em mais detalhes.

[083] De acordo com esta forma de incorporação, o aparelho 1 também compreende, de preferência, um flange frontal 16, configurado para definir um batente axial durante a operação de chanfrar a extremidade do tubo 2.

[084] A operação de chanfrar a extremidade do tubo 2 consiste na redução da espessura do tubo 2 naquela extremidade, para fazer um chanfro na extremidade do tubo 2.

[085] A seguir é feita a descrição de um exemplo preferido, não limitativo, da operação de chanfrar (operação b2) do aparelho 1.

[086] Deve ser notado que, de acordo com uma forma de incorporação preferida, a operação compreende a inserção do punção 14 no interior do tubo 2 (figuras 4B a 4C).

[087] Após a inserção do punção 14, o anel fêmea 15 é posicionado de modo a acomodar internamente a extremidade do tubo 2.

[088] A frente do flange 16 é movida para próximo (a uma predeterminada distância) da extremidade do tubo 2 (figura 4D).

[089] Deve ser notado que, em seguida (figura 4E), o punção 14 é extraído do tubo 2; durante a extração do punção 14 do tubo 2, uma porção do material da extremidade do tubo 2 fica comprimida entre o anel fêmea 15 e o punção 14 através da ação combinada do anel 15 e do punção 14; desta maneira, um chanfro é formado no tubo 2.

[090] Deve ser notado que, durante a operação de formação do chanfro, ocorre um alongamento da extremidade do tubo 2, que estende o tubo 2 até entrar em contato com a frente do flange 16.

[091] Por este motivo, a frente do flange 16 faz com que, durante o uso, o alongamento do tubo 2 seja limitado.

[092] Também deve ser notado que o chanfro é feito na superfície externa do tubo 2.

[093] Também deve ser notado que o aparelho 1 é provido com um grampo 20, configurado para travar o tubo 2 durante a operação de chanfrar a extremidade.

[094] Deve ser notado que no exemplo ilustrado o anel 15 é substancialmente tubular; de acordo com uma forma de incorporação alternativa ilustrada na figura 6, o anel 15 é substituído por uma ou mais unidades de pressionamento 21, configuradas para atuarem em uma porção da circunferência do tubo 2.

[095] De preferência, o aparelho 1 compreende três unidades de pressionamento 21, deslocadas angularmente.

[096] Esta forma de incorporação alternativa para chanfrar a extremidade do tubo 2 compreende - após o punção 14 ter sido inserido e a frente do flange ter sido posicionada como descrito acima - a rotação do tubo 2 em relação à unidade de pressionamento 21.

[097] Por esta razão, o aparelho 1 é configurado para permitir a rotação relativa da unidade de pressionamento 21 (ou, mais geralmente, das unidades de pressionamento 21) em relação ao tubo 2.

[098] De preferência, as unidades de pressionamento 21 são giradas em relação ao eixo X do tubo 2, de maneira a formarem o chanfro em toda a circunferência da porção de extremidade 3 do tubo 2.

[099] Deve ser notado que, mais geralmente, as unidades de pressionamento 21 ou o anel fêmea 15 definem, em combinação com o punção 14, os meios de achatamento na direção radial para a extremidade do tubo 2.

[0100] Também deve ser notado que as unidades de pressionamento 21 ou o anel fêmea 15 definem, em geral, meios de contato configurados para atuarem em conjunto com o punção 14, de modo a achatarem a extremidade do tubo para a obtenção de um chanfro.

[0101] Deve ser notado que o chanfro é conseguido pela deformação plástica do material, o qual, depois de aquecido, fica em um estado "amolecido": por este motivo, vantajosamente, não são gerados resíduos ou poeira, e todos os inconvenientes do estado da arte acima mencionados são superados.

[0102] Portanto, a formação de chanfro acima mencionada é uma operação de deformação plástica realizada em uma porção de extremidade 3 do tubo previamente aquecida.

[0103] Deve ser notado que, de acordo com a presente invenção, a etapa de deformação plástica compreende uma etapa de inserção de um punção 14 no interior da porção de extremidade 3 do tubo, e uma etapa de achatamento da porção de extremidade 3 do tubo 2, entre o punção 14 e um elemento de contato 15, 21 em contato com o exterior da porção de extremidade 3 do tubo 2.

[0104] É descrita abaixo uma primeira forma de incorporação do aparelho 1, com referência aos desenhos 1 a 3 anexos.

[0105] Deve ser notado que o aparelho está equipado com uma ferramenta 4 para cortar o tubo 2, de maneira a realizar a operação b1 de corte do tubo 2; no entanto, deve ser notado que, de acordo com esta invenção, em vez da ferramenta de corte 4 o aparelho 1 pode compreender a ferramenta de chanfrar 4 para realizar a operação de chanfrar, b2.

[0106] Por esta razão, a descrição com referência aos meios de aquecimento 5 da porção 3 do tubo 2 do aparelho 1 é aplicável tanto para o aparelho 1 com uma ferramenta de corte 4 como para o aparelho 1 com uma ferramenta de chanfrar 4.

[0107] O aparelho 1 pode ser montado em uma linha de extrusão L (um exemplo desta linha está ilustrado na figura 5), para fazer o corte ou o chanfro do tubo 2.

[0108] Alternativamente, o aparelho 1 pode ser montado do lado de fora da linha L, para operar com pedaços do tubo 2.

[0109] O aparelho 1 para processamento de um tubo 2 feito de material termoplástico compreende, em combinação:

- Meios de aquecimento 5, concebidos para o aquecimento de uma porção axial 3 do tubo 2 a uma temperatura predeterminada;
- Uma ferramenta 4 para o processamento da porção axial 3 aquecida do tubo 2.

[0110] A ferramenta 4 e os meios de aquecimento 5 estão, de preferência, fixados a um mesmo carrinho de suporte 18, configurado para mover-se axialmente ao longo da direção da extensão axial do tubo 2.

[0111] Dessa forma, o carrinho 18 pode seguir (isto é, mover-se na mesma velocidade que) o tubo 2 que sai da linha de extrusão, de maneira a realizar o processamento e o aquecimento do tubo que está se movendo ao longo da linha.

[0112] Deve ser notado que, no carrinho 18, é possível identificar a unidade 17 que suporta os meios de aquecimento, um plano de aquecimento R e dois planos de processamento T e S (onde o corte e o chanfro são executados, respectivamente).

[0113] De acordo com a forma de incorporação preferida, os meios de aquecimento 5 compreendem pelo menos um dispositivo 6 para a emissão de ondas eletromagnéticas.

[0114] De preferência, o dispositivo 6 é projetado para emitir ondas eletromagnéticas principalmente na faixa de 0,8 a 4 mícrons (correspondendo à faixa do infravermelho).

[0115] Deve ser notado que, conforme ilustrado nas figuras 1 e 3, o dispositivo de emissão 6 está configurado para emitir as ondas eletromagnéticas circunferencialmente na direção da porção axial 3 do tubo 2; desta forma, a porção 3 inteira do tubo 2 é aquecida de uma forma simples e sem meios de movimentação (isto é, a porção 3 do tubo é aquecida em toda a sua circunferência).

[0116] O dispositivo 6 compreende pelo menos um dispositivo radiação com filamento de tungstênio 7a, 7b.

[0117] Na forma de incorporação ilustrada nos desenhos, o dispositivo 6 compreende um par de dispositivos de radiação com filamentos, os quais estão indicados individualmente por 7a e 7b.

[0118] Deve ser notado que cada dispositivo de radiação 7a e 7b compreende, respectivamente, um filamento de tungstênio enrolado em uma volta (loop), provido com uma primeira extremidade e uma segunda extremidade.

[0119] De preferência, os dispositivos de radiação 7a e 7b ficam posicionados deslocados angularmente, para compensar quaisquer irregularidades angulares de emissão de cada dispositivo de radiação (por exemplo, se houver uma possível irregularidade no setor do loop do dispositivo de radiação em que os conectores de alimentação de energia 23 estiverem presentes).

[0120] Deve ser notado que o aparelho 1 compreende ainda meios de reflexão 8 das ondas eletromagnéticas, concebidos para refletirem as ondas eletromagnéticas emitidas pelo dispositivo 6 e direcioná-las para a porção 3 do tubo 2.

[0121] Os meios de reflexão 8 compreendem, portanto, uma ou mais superfícies concebidas para refletirem (por meio de uma ou mais reflexões consecutivas) as ondas eletromagnéticas emitidas pelo dispositivo 6 e direcioná-las para a porção 3 do tubo 2.

[0122] Deste modo, vantajosamente, a maior parte da energia emitida pelo dispositivo 6 é transferida para a porção 3 do tubo 2, de maneira a contribuir para o aquecimento do tubo.

[0123] De preferência, os meios de reflexão 8 compreende uma tela em anel associada a cada dispositivo de radiação com filamento (7a, 7b), para direcionar as ondas que são emitidas pelo dispositivo 6 para longe do tubo 2 de volta para o tubo 2.

[0124] Deve ser notado, portanto, que a tela em anel fica posicionada em cada um dos filamentos 7a, 7b.

[0125] De preferência, a tela em anel compreende um material metálico; ainda mais preferivelmente, compreende um revestimento de ouro.

[0126] De acordo com o exemplo ilustrado, os meios de reflexão 8 compreendem um par de refletores 9 posicionados em lados opostos, definindo uma abertura interna 31 para receber o tubo 2.

[0127] Os refletores 9 estão indicados individualmente por 9a e 9b.

[0128] De preferência, os refletores 9 compreendem espelhos tendo uma superfície regular, substancialmente lisa.

[0129] Cada refletor 9a e 9b tem formato de anel.

[0130] A abertura 31 para receber o tubo está a abertura interna do anel, através da qual o tubo passa.

[0131] Mais especificamente, deve ser notado que na forma de incorporação ilustrada nas figuras 1 e 3 os refletores 9a e 9b estão posicionados em ângulos retos em relação ao eixo X do tubo 2.

[0132] De acordo com um outro aspecto, o aparelho 1 compreende meios 11 para enquadramento das ondas eletromagnéticas, concebidos para permitirem a transmissão das ondas na direção da porção axial 3 do tubo 2 e impedirem a transmissão para outras porções do tubo 2 diferentes da porção axial 3.

[0133] Em outras palavras, os meios de enquadramento 11 definem uma região (axial) para a transmissão das radiações, e uma região (axial) para parar a transmissão das radiações; isto permite que uma porção limitada e localizada do tubo 2 seja aquecida, de modo a maximizar os resultados obtidos nas operações subsequentes realizadas (de corte e chanfro).

[0134] Na forma de incorporação ilustrada nas figuras 1 a 3, os meios de enquadramento 11 compreendem uma tela tubular 12 que se estende axialmente, concebida para ficar posicionada fora do tubo 2.

[0135] A tela tubular 12 é provida com uma abertura circunferencial 10 (ou janela de aquecimento 10) para permitir a transmissão das ondas eletromagnéticas em direção à porção axial 3 do tubo 2.

[0136] Deve ser notado que a tela tubular 12 compreende de preferência duas porções 12a e 12b, que podem ser unidas em conjunto para definir a tela 12.

[0137] Deve ser notado, portanto, que as ondas eletromagnéticas são transmitidas para a porção 3 apenas através da abertura circunferencial 10; as ondas eletromagnéticas são bloqueadas nas superfícies da tela tubular 12.

[0138] Deve ser notado que os refletores 9a e 9b, a tela tubular e o dispositivo 6 definem, em conjunto, um aparelho de aquecimento 17, configurado para transferir uma grande quantidade de energia para uma predeterminada porção axial 3 do tubo 2.

[0139] Deve ser notado que a largura da janela de aquecimento 10 determina a extensão axial 3 do tubo a ser aquecida.

[0140] De acordo com um outro aspecto, o aparelho 1 compreende ainda um sensor 13, concebido para medir a temperatura da superfície do tubo 2 na porção axial 3 do tubo 2, e meios para controlar os meios de aquecimento 5, concebidos para controlarem os meios de aquecimento 5 conforme a temperatura medida.

[0141] De preferência, o sensor 13 é de tipo óptico; ainda mais preferencialmente, é um pirómetro óptico.

[0142] Deve ser notado que, de acordo com esta invenção, os refletores 9a, 9b e as porções 12a e 12b da tela tubular 12 são alterados quando o tamanho do tubo a ser processado é alterado.

[0143] Com referência à operação do aparelho 1 durante o corte (operação b1) em uma linha de extrusão L, deve ser notado que quando a seção transversal do tubo 2, no qual o corte deve ser feito, está próxima da janela de aquecimento 10, o carrinho 18 é movido e sincronizado (isto é, ele se move na mesma velocidade) com o tubo 2, de maneira a que a janela de aquecimento 10 seja mantida centralizada na seção transversal de corte desejada.

[0144] Nesta condição, os dispositivos de radiação 7a e 7b são ativados e mantidos em atividade durante o tempo necessário para que a porção 3 do tubo 2 atinja a temperatura de aquecimento predeterminada.

[0145] De preferência, o tubo 2 é mantido na temperatura de aquecimento predeterminada durante um tempo predeterminado (que pode ser uma função da espessura, do diâmetro e do material do tubo).

[0146] Posteriormente, o movimento do carrinho 18 é revertido, e a ferramenta de corte 4 fica posicionada na porção 3 aquecida.

[0147] Neste ponto, o carrinho 18 é sincronizado novamente com o tubo 2, e os meios para travar o tubo 2 são ativados.

[0148] Os meios para travar o tubo estão integrados com o carrinho 18, e fazem parte do aparelho 1.

[0149] Nesse momento, a ferramenta de corte 4 corta a porção 3 de tubo 2 previamente aquecida.

[0150] Após a operação de corte estar completa, a ferramenta 4 é desacoplada do tubo 2, os meios para travar o tubo 2 são desacoplados do tubo 2, e o aparelho 1 fica pronto para um novo ciclo de corte.

[0151] Este método de corte, pela assim chamada técnica "volante", é descrito em detalhes no documento de patente EP 0129515.

[0152] Deve ser notado que, a fim de compensar o transiente de aquecimento dos filamentos de tungstênio (que devem alcançar uma temperatura de aproximadamente 2000° C), os dispositivos de radiação 7a e 7b devem ser ativados previamente.

[0153] Deve ser notado que, conforme descrito acima, o aparelho 1 compreende uma unidade de comando e controle configurada para sincronizar o movimento do carrinho 18 com o avanço do tubo 2.

[0154] A invenção também define uma instalação para o processamento de um tubo 2 feito de material termoplástico, compreendendo uma linha L para a extrusão do tubo 2 (ilustrada na figura 5) e um aparelho 1, posicionado na linha L para realizar uma operação de corte e / ou de chanfro do tubo extrudado 2.

[0155] Deve ser notado que o método de processamento de acordo com a presente invenção é um método sem remoção de material (não há resíduos ou aparas).

[0156] Deve ser entendido que o invento descrito é susceptível de aplicação industrial, e pode ser modificado e adaptado de diversas formas, sem com isso fugir do escopo do conceito inventivo. Além disso, todos os detalhes do invento podem ser substituídos por elementos tecnicamente equivalentes.

Claims

Método para cortar um tubo feito de material termoplástico, caracterizado pelo fato de compreender, em combinação, as seguintes etapas:
- - aquecimento circunferencial e localizado de uma porção de extremidade axial localizada (3) de um tubo (2) a uma predeterminada temperatura de operação;
- - corte sem remoção de fragmentos, utilizando uma ferramenta de corte (4), da porção axial (3) aquecida, para a obtenção de pedaços de tubo.
Método para cortar um tubo feito de material termoplástico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da etapa de aquecimento compreender uma etapa de emissão de ondas eletromagnéticas, circunferencialmente, na direção da porção axial (3) do tubo (2).
Método para cortar um tubo feito de material termoplástico, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato das ondas eletromagnéticas estarem principalmente na faixa de 0,8 a 4 mícrons.
Método para cortar um tubo feito de material termoplástico, de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato da etapa de aquecimento compreender uma etapa de reflexão de pelo menos uma parte das ondas eletromagnéticas, para conduzir tal parte das ondas eletromagnéticas para a porção axial (3) do tubo (2).
Método para cortar um tubo feito de material termoplástico, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato do material termoplástico ser um material com uma estrutura amorfa para o qual a predeterminada temperatura de operação é maior do que a temperatura de transição vítrea do material do tubo (2).
Método para cortar um tubo feito de material termoplástico, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato do material termoplástico ser um material semi-cristalino para o qual a predeterminada temperatura de operação está próxima da, e é inferior à, temperatura de fusão do material do tubo (2).
Aparelho para cortar um tubo feito de material termoplástico, caracterizado pelo fato de compreender, em combinação:
- - meios de aquecimento (5), configurados para o aquecimento circunferencial de uma porção de extremidade axial localizada (3) do tubo (2) a uma predeterminada temperatura de operação;
- - pelo menos uma ferramenta (4) para o corte da porção axial (3) aquecida do tubo (2).
Aparelho para cortar um tubo feito de material termoplástico, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato da ferramenta de corte (4) possuir uma lâmina.
Aparelho para cortar um tubo feito de material termoplástico, de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato da ferramenta de corte (4) ser uma ferramenta do tipo faca que está configurada de maneira a que a ferramenta (4) tenha um movimento combinado de rotação em torno do eixo (X) do tubo (2), e de deslocamento radial em relação ao eixo (X) do tubo (2).
Aparelho para cortar um tubo feito de material termoplástico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato dos meios de aquecimento (5) compreenderem pelo menos um dispositivo (6) para a emissão de ondas eletromagnéticas.
Aparelho para cortar um tubo feito de material termoplástico, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato do dispositivo (6) estar configurado para emitir ondas eletromagnéticas principalmente na faixa de 0,8 a 4 mícrons.
Aparelho para cortar um tubo feito de material termoplástico, de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato do dispositivo (6) compreender pelo menos um dispositivo de radiação com filamento de tungstênio (7a, 7b).
Aparelho para cortar um tubo feito de material termoplástico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizado pelo fato de compreender ainda meios de reflexão (8) para reflexão das ondas eletromagnéticas, configurados para refletirem pelo menos uma parte das ondas eletromagnéticas emitidas pelo dispositivo (6), na direção da porção anelar (3) do tubo (2).
Aparelho para cortar um tubo feito de material termoplástico, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato dos meios de reflexão (8) compreenderem um par de refletores (9a, 9b) com a extensão anelar, posicionados de modo a ficarem voltados para lados opostos do dispositivo de emissão (6).
Aparelho para cortar um tubo feito de material termoplástico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 13, caracterizado pelo fato de compreender ainda meios de enquadramento (11) para o enquadramento das ondas eletromagnéticas, configurados para permitirem a transmissão das ondas na direção da porção axial (3) do tubo (2) e impedirem a transmissão para outras porções do tubo (2) diferentes da porção axial (3).
Aparelho para cortar um tubo feito de material termoplástico, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato dos meios de enquadramento (11) compreenderem uma tela tubular (12) que se estende axialmente, configurada para ficar posicionada no exterior do tubo (2), provida com uma abertura circunferencial (10) que permite a passagem das ondas eletromagnéticas apenas para a porção axial (3) do tubo (2).
Aparelho para cortar um tubo feito de material termoplástico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 16, caracterizado pelo fato de compreender um sensor (13) configurado para medir a temperatura da superfície do tubo (2) na porção axial (3) do tubo (2), e meios para controlar os meios de aquecimento (5), configurados para controlarem os meios de aquecimento (5) conforme a temperatura medida.
Aparelho para cortar um tubo feito de material termoplástico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 17, caracterizado pelo fato de estar compreendido em uma unidade para processamento de um tubo (2) feito de material termoplástico, compreendendo uma linha (L) para a extrusão do tubo (2) e um aparelho (1) posicionado na linha (L), para a realização de uma operação de corte no tubo extrudado (2).