ES2209760T3 - Aparato y procedimiento para la union por fusion de un tubo y de elementos de acoplamiento. - Google Patents
Aparato y procedimiento para la union por fusion de un tubo y de elementos de acoplamiento.Info
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Abstract
Un elemento de calentamiento por inducción (60) adaptado para formar una junta por fusión entre un elemento de acoplamiento (80) y un tubo por una etapa de fusión, que está dotado de un medio (68, 71) para situar y mantener su posición con relación al elemento de acoplamiento o al tubo, o a ambos, antes de la etapa de fusión, caracterizado por el hecho de que el elemento de calentamiento comprende un entramado o rejilla de calentamiento por inducción (61) conectado a un anillo o bucle de inducción vertical (65) apto para recibir una corriente alterna inducida, a fin de que circule a través de dicho entramado.
Description
Aparato y procedimiento para la unión por fusión
de un tubo y de elementos de acoplamiento.
Se refiere esta invención a un aparato y a un
procedimiento para la unión por fusión entre un tubo y elementos de
acoplamiento, y más particularmente a un aparato y a un
procedimiento perfeccionados donde un elemento calentador de nueva
concepción se sitúa en disposición insertable entre un elemento de
acoplamiento y una porción del tubo.
Existen diversos aparatos y procedimientos
ordinarios para la unión por fusión de tubos hechos con
polietileno, tales como los que utilizan fusión por calor,
electrofusión o técnicas de fusión por inducción. La electrofusión
utiliza un procedimiento ordinario de calentamiento por resistencia
en el cual se moldea una bobina de alambre en espiral típicamente
moldeada en su interior, dentro del elemento termoplástico de
acoplamiento. Se aplica directamente una corriente eléctrica a la
bobina de alambre, por medio de terminales situados en dicho
elemento, con lo cual se obtiene que la bobina caliente el material
termoplástico a una temperatura que ablanda el mismo suficientemente
para unir por fusión el tubo al elemento de acoplamiento.
En el documento GB1149716 se describe una bobina
de resistencia eléctrica calentadora utilizable como manguito de
soldadura destinado a unir tubos de plástico a elementos de
acoplamiento, describiendo el tubo y el elemento de acoplamiento un
anillo dentro del cual queda montado el manguito soldador. La
bobina comprende una resistencia eléctrica insertada dentro de una
cubierta de material plástico de dimensiones exactamente definidas,
con el fin, según se indica, de aportar una adecuada eficacia de
soldadura. El diseño propuesto complica la fabricación y es difícil
efectuar la conexión de la bobina con una fuente externa de
energía. Además, los hilos conductores existentes presentan la
posibilidad de fugas desde la zona de conexión.
En un procedimiento ordinario de fusión por
inducción destinado a conectar un tubo y un elemento de
acoplamiento, se moldea un elemento calentador dentro del elemento
termoplástico de acoplamiento. Se induce la corriente a través del
elemento calentador mediante una bobina básica de inducción que se
sitúa alrededor de la parte del elemento de acoplamiento que
contiene el elemento calentador. La temperatura de este último se
eleva lo suficiente para ablandar o fundir el material del elemento
de acoplamiento y el material constitutivo del tubo, con lo cual se
produce la unión por fusión entre el elemento de acoplamiento y el
tubo. Se describen ejemplos de procedimientos de unión por fusión
bajo inducción y aparatos correspondientes en los documentos
DE-A-2136656,
EP-A-026191 y
EP-A-513391. Tales aparatos
requieren un elemento de acoplamiento con un elemento calentador
moldeado en su interior. Por tanto, tales procedimientos no pueden
utilizarse con los elementos de acoplamiento ordinarios existentes
hechos con plástico, que no contienen un elemento calentador
moldeado en su interior.
El documento GB 2272663 describe un tubo de
plástico dotado de una porción de mayor diámetro en un extremo,
provisto en su superficie interna o a proximidad de su superficie
interior de una unidad de calentamiento. Se inserta un segundo tubo
de plástico que se trata de unir en la porción más amplia y se
activa la unidad de calentamiento. En la fabricación del tubo dotado
de dicha porción de mayor diámetro, se calienta y se ablanda un
extremo del tubo, formándose así un hueco más amplio, y se
incorpora la unidad generadora del calor, en una forma de
ejecución, insertando a presión la unidad generadora del calor
utilizando un molde de núcleo en su penetración por dicho hueco. La
unidad generadora de calor puede ser una bobina de electrofusión
insertada en un material plástico, o bien un elemento desnudo de
fusión por inducción.
La unidad generadora de calor para la
electrofusión del documento GB2272663 no resulta adecuada debido a
la necesidad de establecer una gran pestaña para recibir los
terminales de la bobina, difícil de moldear y costosa de fabricar.
El elemento desnudo para fusión por inducción, aunque se inserte a
presión dentro del hueco, no queda completamente rodeado de material
plástico y puede sobrecalentarse y quedar sujeto a desbordamiento
térmico. Una vez que se inicia el desbordamiento térmico en una
parte del elemento, su resistencia cambia espectacularmente y esa
zona del elemento absorbe la corriente (tensión, energía) de modo
que el resto del elemento deja de calentar. La zona sobrecalentada
del elemento puede también causar una degradación local del
material termoplástico. En tales casos, por lo general, no puede
haber contención de la zona de fusión y por tanto es imposible
establecer una buena unión por fusión.
En el documento DE930203, se describe un elemento
de conexión intermedia que puede soldarse a un tubo de plástico, el
elemento de conexión está dotado de un hilo conductor de
resistencia calentadora que queda insertado bajo una cara de
plástico del elemento de conexión y dispuesto en espiral desde una
cavidad tubular interna de la parte de plástico.
Es evidente que son necesarios un aparato y un
procedimiento que puedan utilizarse para unir por fusión un
elemento de acoplamiento y un tubo, utilizando técnicas de
inducción y un elemento de acoplamiento ordinario que no contenga
un elemento calentador moldeado en su interior.
Cada uno de los documentos
CH-A-336980,
CH-A-349404 y
CH-A-576326 describen cada uno un
elemento de acoplamiento por electrofusión donde son insertables un
collarín separado hecho con material plástico y unos hilos de
resistencia eléctrica incluidos en él son insertables entre un
elemento de acoplamiento (por ejemplo un acoplador en forma de
manguito) y un tubo antes de efectuarse la fusión. El documento
CH-A-532996 describe una variación
de esto en forma de una placa constituida por conductores
eléctricos revestida de material plástico e insertada entre las
superficies coincidentes de un elemento acoplador de asiento para
la subsiguiente fusión.
Un objeto de esta invención es el de proporcionar
un aparato de unión por electrofusión y un procedimiento que puede
utilizarse con elementos de acoplamiento ordinarios para unir un
tubo ya sea directamente, ya indirectamente, a un elemento de
acoplamiento o a otro tubo.
Otro objeto de esta invención es el de
suministrar un elemento calentador por inducción de nueva
concepción que puede rápida y fácilmente instalarse en el lugar
requerido dentro de un elemento de acoplamiento ordinario hecho con
material termoplástico o dentro de un elemento de acoplamiento por
electrofusión en el cual se omite el elemento calentador moldeado
en el interior.
Estos y otros objetos de la presente invención se
logran con un aparato que emplea un elemento calentador por
inducción de nueva concepción.
Según la presente invención, se establece un
elemento calentador por inducción conforme a la reivindicación
1.
Preferentemente, dicho elemento calentador por
inducción comprende una placa plana deformada en configuración
cilíndrica.
Tal elemento de calentamiento por inducción puede
comprender un alambre conductor preformado.
El elemento calentador por inducción queda
preferentemente insertado por completo en un material polimérico
termoplástico fusible o revestido con el mismo, material dotado de
zonas periféricas de material plástico que no incluyen el entramado
o rejilla y formándose así zonas frías que ayudan a contener la
masa fundida durante la etapa de fusión.
La invención comprende también un aparato para la
unión por fusión de un tubo y de un elemento de acoplamiento según
quedan definidos.
El elemento de acoplamiento puede estar dotado de
una pestaña, pudiendo montarse el elemento calentador por inducción
sobre la misma, de modo que ambos elementos definan en su conjunto
una cavidad tubular traspasante.
En otro aspecto, la presente invención se refiere
a un aparato para unir por fusión un tubo y un elemento de
acoplamiento, comprendiendo:
- un elemento calentador por inducción, el cual queda incluido totalmente en un material polimérico termoplástico fusible o bien revestido por el mismo,
- un elemento de acoplamiento dotado de una pestaña, pudiendo montarse el elemento calentador por inducción sobre dicha pestaña, de manera que el elemento de acoplamiento y el elemento de calentamiento por inducción definan en su conjunto una cavidad tubular traspasante, y
- siendo montable una parte del tubo sobre la citada pestaña, con lo cual el elemento calentador por inducción puede, al ser activado, establecer una unión por fusión entre el elemento de acoplamiento y la citada porción del tubo,
caracterizándose porque dicho elemento calentador
por inducción comprende un entramado calentador por inducción, en
serie con anillo de inducción montado al exterior del citado
elemento de acoplamiento.
En otro aspecto, la invención aporta un
procedimiento de unión por fusión entre un tubo y un elemento de
acoplamiento, empleando un aparato según queda definido, incluyendo
el procedimiento las siguientes etapas:
- montar el elemento calentador por inducción sobre la pestaña del elemento de acoplamiento, de manera que éste y el elemento calentador definan en su conjunto una cavidad tubular traspasante,
- montar una porción del tubo sobre dicha pestaña, de inducir una corriente alterna en el anillo de inducción que fluya a través del entramado calentador por inducción para producir una unión por fusión entre el elemento de acoplamiento y la citada parte del tubo.
El aparato y el procedimiento según esta
invención pueden utilizarse para la unión por fusión de tipo
normal, de elementos de acoplamiento en uso ya sea directamente o no
con respecto a un tubo. Tal como se utiliza en toda esta memoria
descriptiva y en las reivindicaciones, la expresión elementos de
acoplamiento se refiere a todo elemento de acoplamiento que
signifique un hueco o una pestaña para realizar una unión con un
tubo o elemento similar.
La porción calentadora de un elemento de
calentamiento por inducción puede comprender un alambre conductor
preformado, un sólido conductor de forma tubular, una rejilla
conductora de configuración tubular, cualquier otro elemento de
forma adecuada que pueda utilizar un experto en esta técnica o
cualquier combinación de todo ello. Se describen también
configuraciones adecuadas para el elemento de calentamiento por
inducción, por ejemplo, en los documentos GB2272643 y
EP-A-572546.
Puede utilizarse cualquier procedimiento adecuado
para la fabricación del elemento de calentamiento por inducción
según la invención. No obstante, en un procedimiento
particularmente preferido según la invención, el material conductor
del elemento de calentamiento por inducción, que puede comprender
una bobina, un entramado o rejilla u otra forma adecuada de
material conductor, queda sobremoldeado con un material polimérico
termoplástico adecuado. Se prefiere particularmente utilizar un
entramado de material conductor, ya que así la rejilla o entramado
de material conductor puede confeccionarse separadamente y
sobremoldearse después con una delgada capa (preferentemente de 1,0
a 10,0 mm) de material polimérico termoplástico. El material
termoplástico será de preferencia polietileno, aunque pueden
también emplearse otras poliolefinas, y otros polímeros
termoplásticos.
Es una práctica común y ordinaria raspar o
desprender en otra forma una capa exterior del material
constitutivo del tubo antes de establecer una junta por fusión.
En otra forma preferida de ejecución de la
invención, el elemento calentador por inducción puede instalarse en
fábrica sobre el elemento de acoplamiento antes de enviar éste al
cliente. Tal instalación puede comprender, por ejemplo, la fusión
del elemento calentador por inducción sobre el elemento de
acoplamiento activando el elemento calentador por inducción en una
primera etapa de calentamiento. Tal fusión puede asegurar, con un
adecuado control de fabricación, que se fusione el elemento
calentador por inducción sobre el elemento de acoplamiento bajo
hermeticidad a los gases.
Se puede generar, por ejemplo, un flujo de
corriente a través del material conductor por inducción de una
corriente alterna en una bobina primaria situada a proximidad o
alrededor del elemento calentador. Son ya conocidos por los
expertos en esta técnica generadores adecuados de inducción y otros
procedimientos y aparatos apropiados de inducción destinados a
inducir corriente alterna, por ejemplo según se describe en los
documentos EP-A-568316 y
EP-A-566317. En un procedimiento
preferido según la invención, el generador de inducción es un
generador de alta frecuencia, según descrito en el documento
EP-A-566316.
Los materiales poliméricos para el acoplamiento
con tubos y la cubierta o revestimiento aplicada al elemento
calentador son bien conocidos por los expertos en esta técnica y
puede utilizarse cualquier material apropiado en combinación o en
lugar de polietileno. El polietileno u otros materiales poliméricos
pueden ser total o parcialmente de enlace cruzado, siempre que se
disponga de suficiente material polimérico fusible para establecer
una junta por fusión. Por otra parte, son bien conocidos por los
expertos en esta técnica materiales y configuraciones para el
elemento calentador y pueden intercambiarse los mismos sin salir de
los resultados deseados y logrados con el aparato y el
procedimiento de esta invención.
Estos y otros objetos y características de la
presente invención se comprenderán mejor por la siguiente
descripción detallada, tomada en conjunción con los adjuntos
dibujos, en los cuales:
las figuras 1, 2 y 3 muestran respectivamente en
planta, en alzado lateral y en alzado de extremo un elemento en
forma de placa de configuración cilíndrica, para calentamiento por
inducción, según la invención; y
las figuras 4 y 5 muestran respectivamente una
vista inferior y una vista en perspectiva desde un lado, de un
elemento de conexión intermedia dotado de un elemento en forma de
placa cilíndrica para calentamiento por inducción, según la
invención.
Las figuras 1 a 5 ilustran la utilización de un
elemento calentador por inducción que comprende un disco plano o
una placa cilíndrica. Con referencia en primer lugar a las figuras
1 y 2, diremos que el elemento 60 para calentamiento por inducción
comprende un entramado plano 61 para calentamiento por inducción,
que comprende unos juegos de hilos conductores 62 unidos entre sí y
conectados a unos terminales 63, 64.
Los terminales quedan por su parte conectados a
un anillo vertical de inducción 65 que puede apreciarse mejor en la
figura 3. Todo el elemento calentador queda incluido en un material
polimérico termoplástico fusible que está constituido en "zonas
frías" 66, 67 alrededor de las circunferencias interior y
exterior del elemento calentador, y en unas proyecciones de ajuste
automático a presión, la primera, 68, montada sobre una lengüeta 69
en un apéndice 70, y un segundo par 71, montado sobre el anillo 65
vertical de inducción.
Las figuras 4 y 5 representan el uso del elemento
de calentamiento por inducción de las figuras 1 a 3, con un
elemento de conexión intermedio. Este elemento, representado en
general en 80, está dotado de una zona de asiento 81, que tiene una
superficie interna 82 adaptada para unirse por fusión a la
superficie de un tubo, un cuerpo hueco vertical 83 y un tubo 84 de
ramificación. En el extremo superior del cuerpo 83 hay un casquete
roscado 85 que puede llevar incorporado un elemento cortador
roscado capaz de enroscarse sobre el cuerpo 83 para cortar un
orificio en el cuerpo del tubo (no representado). El elemento de
acoplamiento tiene también un esconce 86 que puede recibir la
primera proyección 68 de ajuste automático a presión, y un borde
opuesto 87 alrededor del cual pueden quedar situadas las
proyecciones 71.
El conjunto del elemento de acoplamiento y del
elemento calentador por inducción puede apreciarse mejor en la
figura 4, en la cual se ha representado el entramado 61 en posición
montada sobre el lado inferior del elemento de acoplamiento 80. El
entramado o rejilla es suficientemente flexible para ajustarse al
contorno de la superficie interna 82 del asiento 81, y se mantiene
en posición por las proyecciones de ajuste automático a presión 68 y
71 antes de la fusión. En la práctica, se induce una corriente
alterna en el anillo de inducción 65, la cual fluye a través del
entramado 61 de calentamiento por inducción, fundiendo o ablandando
el material termoplástico circundante y formando una junta por
fusión entre la zona de asentamiento 81 y la superficie del
tubo.
Claims (12)
1. Un elemento de calentamiento por inducción
(60) adaptado para formar una junta por fusión entre un elemento de
acoplamiento (80) y un tubo por una etapa de fusión, que está
dotado de un medio (68, 71) para situar y mantener su posición con
relación al elemento de acoplamiento o al tubo, o a ambos, antes de
la etapa de fusión, caracterizado por el hecho de que el
elemento de calentamiento comprende un entramado o rejilla de
calentamiento por inducción (61) conectado a un anillo o bucle de
inducción vertical (65) apto para recibir una corriente alterna
inducida, a fin de que circule a través de dicho entramado.
2. Un elemento según la reivindicación 1, en el
cual el citado elemento calentador por inducción comprende una
placa plana (60) deformada en una configuración cilíndrica.
3. Un elemento según una de las reivindicaciones
1 ó 2, en el cual dicho elemento calentador por inducción comprende
un hilo conductor preformado (62).
4. Un elemento según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el cual elemento calentador por
inducción (60) está totalmente encerrado en una materia polimérica
termoplástica fusible, dotada de zonas periféricas (66, 67) de
materia plástica que no incluyen el entramado y de tal manera que se
forman zonas frías que ayudan a contener la masa fundida durante la
etapa de fusión, o revestido por tal materia polimérica.
5. Un elemento según la reivindicación 4, en el
cual dichas zonas de materia plástica están moldeadas con la
materia plástica que contiene el elemento calentador por
inducción.
6. Un elemento según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el cual el medio de colocación en
posición y de mantenimiento comprende una o varias proyecciones
(68, 71) que son aptas para ajustar automáticamente a presión ya
sea sobre el elemento de acoplamiento, ya sea sobre el tubo, o ya
sea sobre ambos.
7. Un aparato para la unión por fusión de un
tubo respecto a un elemento de acoplamiento, que comprende un
elemento tal como queda definido en cualquiera de las
reivindicaciones precedentes y un elemento de acoplamiento (80).
8. Un aparato según la reivindicación 7, en el
cual el elemento de acoplamiento (80) está dotado de una brida
(81), siendo el elemento calentador por inducción (60) capaz de
quedar montado sobre dicha brida, de tal manera que el elemento de
acoplamiento y el elemento calentador definen en conjunto un
orificio traspasante.
9. Aparato para la unión por fusión de un tubo
respecto a un elemento de acoplamiento (80) que comprende:
- un elemento calentador por inducción (60),
estando este elemento totalmente encerrado dentro de una materia
polimérica termoplástica fusible o revestido por la misma;
- un elemento de acoplamiento (80) dotado de una
brida (81), pudiendo el elemento calentador por inducción ser
montado sobre dicha brida, de tal manera que el elemento de
acoplamiento y el elemento calentador definen en conjunto un
orificio traspasante; y
- siendo capaz una parte del tubo de quedar
montada sobre dicha brida, por lo cual el elemento calentador por
inducción puede, al ser activado, suministrar una junta por fusión
entre el elemento de acoplamiento y dicha parte del tubo,
caracterizado por el hecho de que dicho
elemento de calentamiento por inducción comprende un entramado o
rejilla de calentamiento por inducción (61) en serie con un anillo
o bucle de inducción (65) montado al exterior de dicho elemento de
acoplamiento.
10. Un aparato según la reivindicación 9, en el
cual dicho elemento calentador por inducción es tal como queda
definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.
11. Un procedimiento de unión por fusión de un
tubo respecto a un elemento de acoplamiento, que emplea un aparato
tal como queda definido en una de las reivindicaciones 9 ó 10,
comprendiendo el procedimiento las etapas consistentes en:
- montar el elemento de calentamiento por inducción sobre la brida del elemento de acoplamiento de tal manera que el elemento de acoplamiento y el elemento calentador definan juntos un orificio traspasante;
- montar una parte del tubo sobre dicha brida, e inducir una corriente alterna en el anillo de inducción (65), que circulará a través del entramado de calentamiento por inducción (61) para suministrar una unión por fusión entre el elemento de acoplamiento y dicha parte del tubo.
12. Un procedimiento según la reivindicación 11,
en el cual se retira una capa externa de materia de la parte del
tubo que está en contacto con el elemento calentador por inducción,
antes de ser puesta en contacto con el elemento calentador por
inducción.
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