ES2212956T3 - Procedimiento para la produccion de una valvula de cierre automatico. - Google Patents
Procedimiento para la produccion de una valvula de cierre automatico.Info
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Abstract
Procedimiento para la producción de una válvula de cierre automático para la salida de medios fluidos de un recipiente con: - una membrana abombada cuya convexidad está orientada hacia el medio fluido en la posición de cierre y que, al producirse una presión en el recipiente, se abomba hacia fuera en una posición de salida, - una sección de sujeción con la que la válvula se sujeta a dicho recipiente, - una pared de unión dispuesta entre la membrana y dicha sección de sujeción, - una configuración de ranuras prevista en la membrana que se abren en la posición de salida, estando dispuesta esta configuración de ranuras de tal modo que, al deformarse la membrana de la posición de cierre a la posición de salida por la presión en el recipiente, dentro de dicha membrana se forman fuerzas de retroceso elásticas que, cuando disminuye la presión, provocan el retroceso de la membrana desde esta posición de salida a la posición de cierre, comprendiendo el procedimiento los siguientes pasos: - moldeo por inyección del material plástico en un molde, con lo que se forma un cuerpo de válvula de una pieza consistente en la membrana, la pared de unión y la sección de sujeción; - extracción del cuerpo de válvula de dicho molde; - inversión del cuerpo de válvula guiando la membrana a través del espacio hueco rodeado por la pared de unión; - realización de una configuración de ranuras en la membrana.
Description
Procedimiento para la producción de una válvula
de cierre automático.
La presente solicitud se refiere a un
procedimiento para la producción de una válvula de cierre automático
para la salida de medios fluidos.
Existen numerosos líquidos y productos similares
a líquidos que se venden a los usuarios en recipientes
adecuados.
Entre estos líquidos se encuentran, por ejemplo,
productos de limpieza y cuidado para el cuerpo humano, como jabones
líquidos, geles de ducha, champús y aceites para la piel entre
muchos otros. Otro grupo de productos de este tipo forma parte de
los productos alimenticios y condimentos, por ejemplo ketchup,
mostaza, miel y similares. Un tercer grupo de productos de este tipo
consiste en líquidos de uso corriente, como por ejemplo aceites
técnicos, etc.
Los productos mencionados tienen en común que el
usuario los extrae del recipiente en cantidades relativamente
pequeñas.
Los recipientes convencionales presentan para
ello una caperuza de cierre enroscada sobre un cuello de recipiente.
Para extraer el líquido, el recipiente se vuelca y el líquido sale.
Dependiendo de la viscosidad del líquido y su aplicación, existen
numerosas configuraciones diferentes, por ejemplo con aberturas de
extracción pequeñas y recipientes elásticos que se comprimen para
extraer el líquido.
En la literatura de patentes existen numerosas
propuestas para configurar un cierre de recipiente de este tipo con
una válvula de cierre automático. Las válvulas de este tipo tienen
la ventaja de que el usuario no ha de abrir una caperuza de cierre
cada vez que quiera extraer el líquido.
Sin embargo, los requisitos impuestos a los
cierres automáticos son muy rigurosos. El cierre se ha de poder
accionar de forma sencilla, ya que en otro caso no ofrecería ninguna
ventaja frente a los cierres por rosca convencionales. Por otra
parte ha de presentar una hermeticidad suficiente para el fin de
aplicación correspondiente.
En el documento
EP-A-0 545 678, se propone una
caperuza de cierre con cierre automático en la que se utiliza una
membrana abombada unida a un borde de sujeción a través de una pared
de unión. La pared de unión está dispuesta entre la membrana y el
borde de sujeción de tal modo que, para abrir la membrana, se
desenrolla y ejerce sobre la membrana una fuerza de apertura que ha
de provocar la apertura de la misma.
Partiendo de este estado de la técnica, la
presente invención tiene por objetivo crear un procedimiento para la
producción de una válvula de cierre automático que presente
excelentes propiedades de apertura y cierre con alta hermeticidad y
que se pueda fabricar de modo económico.
Este objetivo se resuelve según la invención
mediante el objeto de la reivindicación 1.
Las subreivindicaciones indican
perfeccionamientos preferentes de la invención.
De acuerdo con la invención se propone un
procedimiento para la producción de una válvula de cierre
automático, según el cual la pared intermedia, la sección de
sujeción y la membrana se moldean en un proceso de inyección en una
posición invertida, es decir, en una posición en la que la pared de
unión se encuentra desplazada 180º con respecto a su posición
original en relación con la sección de sujeción. La válvula se
invierte después y se coloca en posición invertida dentro de una
caperuza de cierre.
De acuerdo con una variante preferente de este
procedimiento de fabricación, en la sección de sujeción se moldea
por inyección simultáneamente un anillo de refuerzo de un plástico
más duro. Preferentemente, el anillo de plástico se produce en un
procedimiento de fabricación previo independientemente de la válvula
de cierre automático y en este anillo de refuerzo se prevén
numerosas aberturas en las que puede entrar el material de la
válvula durante el proceso de moldeo por inyección, de modo que se
forma una unión íntima, firme y además económica entre el anillo de
refuerzo y el cuerpo de válvula.
Mediante la solución según la invención, se
obtiene una válvula de cierre automático que se abre de forma fiable
cuando se aplica presión sobre el recipiente en la posición de
extracción y que, por otra parte, se cierra de forma fiable y
hermética.
Esto se logra produciendo una membrana abombada
cuya convexidad está orientada hacia el interior del recipiente en
la posición de cierre. Si el recipiente se comprime boca abajo, es
decir, con la válvula orientada hacia abajo, se produce una
sobrepresión en el recipiente y la membrana se abomba hacia afuera,
con lo que las ranuras de la membrana se abren y permiten el paso
del líquido.
La membrana y las ranuras están coordinadas entre
sí de tal modo que, cuando la membrana se deforma hacia fuera, en
ésta se generan fuerzas de retroceso elásticas que provocan el
cierre de la válvula al disminuir la presión.
En particular, con este tipo de construcción no
es necesario configurar la zona de transición entre la pared de
unión y la membrana de tal modo que se transmitan fuerzas o momentos
desde la pared de unión a la membrana que ayuden a la apertura y el
cierre.
La membrana y la pared de unión están
configuradas preferentemente con simetría de rotación. En una forma
de realización de este tipo, la sección se sujeción también está
configurada preferentemente con simetría de rotación.
Preferentemente, la membrana está constituida de
tal modo que en la posición de reposo presenta aproximadamente una
forma de segmento esférico. No obstante, el concepto "segmento
esférico" sólo está concebido aquí como referencia y no
constituye ninguna definición geométrica exacta de la forma de la
membrana.
Tal como se ha indicado, las ranuras de la
membrana tienen una importancia especial.
En particular, en caso de una membrana con
simetría de rotación se pueden prever cuatro o cinco ranuras que se
extienden en cada caso desde el eje de rotación hacia fuera, es
decir, hacia la pared de unión.
De acuerdo con un perfeccionamiento preferente de
la invención, está prevista una ranura que se extiende en dirección
radial a través del eje de rotación.
No obstante, de forma especialmente preferente,
la membrana presenta tres ranuras. En caso de una configuración de
membrana con simetría de rotación, estas ranuras están dispuestas de
tal modo que se extienden desde el eje de rotación hacia fuera.
Preferentemente, la separación angular entre las ranuras es igual y
presenta una magnitud de 120º.
La utilización de tres ranuras tiene ventajas
especiales.
Un grupo de tres, cuatro o cinco ranuras divide
la membrana en una cantidad correspondiente de lóbulos terminados en
punta. Después de la deformación y apertura, estos lóbulos han de
retroceder de tal modo que sus límites de corte se apoyen
exactamente entre sí. Una ligera desorientación de los lóbulos
provoca un solapamiento de los mismos, principalmente en el área de
sus puntas, lo que impide un contacto hermético entre los
lóbulos.
Este problema no se puede producir si se utiliza
únicamente una ranura central, dado que en ese caso no se forma
ningún lóbulo del tipo anteriormente descrito.
La construcción especialmente preferente con tres
ranuras se basa en el conocimiento de que un lóbulo de este tipo,
cuando abarca un sector angular de 120º, está mucho mejor protegido
contra desplazamientos laterales y desorientación que un lóbulo que
sólo abarque 90 grados o menos.
De acuerdo con otro perfeccionamiento
especialmente preferente de la invención, que es adecuado en caso de
una ranura, pero preferentemente también en caso de tres, cuatro,
cinco o más ranuras, las ranuras están configuradas de tal modo que
dentro de ellas queda como mínimo un puente de material.
Este o estos puentes de material actúan dentro de
la membrana elástica como resortes de tracción elásticos y contraen
la ranura al volver a cerrarla.
Tal como se explicará más adelante, mediante esta
configuración se logra un cierre que, a pesar de requerir fuerzas de
apertura reducidas, presenta fuerzas de cierre elevadas y origina un
guiado seguro de los lóbulos de cierre para que se apoyen con sus
cantos laterales respectivos.
La invención propone varias formas diferentes
para la configuración de la pared de unión entre la membrana y la
sección de sujeción.
En una primera configuración preferente, en caso
de una construcción con simetría de rotación, la pared de unión está
configurada de tal modo que en un corte central que contiene el eje
de rotación resulta un recorrido de la pared esencialmente en forma
de "S" en la posición de reposo. Con la aplicación de la
presión, esta pared se extiende y la membrana se abre en cuanto la
pared alcanza la posición completamente extendida. De este modo se
produce un desplazamiento de la válvula hacia fuera y hacia dentro
de una caperuza de cierre que la rodea.
También es posible configurar la pared de unión
según una segunda forma de realización, tal como se describe en el
citado documento EP-A-0 545 678. En
esta válvula está prevista una pared de unión en la que resulta un
borde rodante al sacar la válvula de la caperuza de cierre,
desplazándose el borde rodante sobre la membrana. Sin embargo, en
caso de una configuración de este tipo debería ponerse cuidado para
que la pared lateral no transmita ninguna fuerza o ninguna fuerza
demasiado grande a la membrana, dado que esto podría producir
dificultades al abrir y cerrar la membrana, especialmente al
cerrarla, en particular en caso de una adaptación desfavorable de
los materiales utilizados y los espesores de pared individuales y
del desarrollo de los espesores de pared. En este caso se considera
especialmente indicada una configuración con tres ranuras.
En una tercera forma de realización especialmente
preferente de la invención, la pared de unión se configura de forma
esencialmente rígida. Por el concepto "rígido" se ha de
entender que la pared de unión no se somete a ninguna deformación
esencial durante el paso de la válvula de la posición de cierre a la
posición de apertura. Esto se logra en una forma de realización
preferente configurando la pared de unión entre la sección de
sujeción y la membrana de modo que presenta una sección transversal
esencialmente rectia. Una configuración de este tipo se puede lograr
por ejemplo configurando la pared de unión con forma cilíndrica en
caso de una membrana con simetría de rotación.
En esta configuración, la pared de unión se puede
realizar con un mayor espesor de pared, con lo que se logra un apoyo
muy estable de la membrana con respecto a una caperuza de cierre. No
obstante también es posible realizar la pared de unión con poco
espesor. Por ello, el concepto "rígido" no se ha de entender en
el sentido de excluir un menor espesor de pared o una posibilidad de
deformación de la pared intermedia, sino que únicamente se ha de
entender en el sentido de que una eventual deformación de la pared
intermedia no influye de forma esencial en el proceso de apertura y
cierre.
En caso de una pared de unión rígida, es
especialmente preferente que la membrana y la pared de unión estén
desacopladas en cuanto a los momentos, es decir, que las fuerzas y
en particular los momentos que la pared de unión pueda transmitir a
la membrana influyan en la menor medida posible en el movimiento de
la membrana.
Esto puede tener lugar en una cuarta forma de
realización preferente de la invención, que se puede combinar con
las tres formas de realización anteriormente descritas, mediante una
unión a modo de bisagra ente la pared de unión y la membrana. Esta
bisagra se puede fabricar de diferentes modos. De forma
especialmente preferente se emplea una zona delgada dispuesta en la
zona de unión entra la pared de unión y la membrana, que rodea la
membrana en caso de una configuración de ésta con simetría de
rotación. Preferentemente, dicha zona delgada está configurada con
una sección transversal en forma de "S" para reforzar el efecto
de bisagra.
Tal como se ha descrito anteriormente, en esta
cuarta forma de realización preferente, la zona de transición entre
la pared de unión y la membrana está configurada de tal modo que en
particular no se transmite ningún momento desde la pared de unión a
la membrana. De acuerdo con otra configuración preferente, esta zona
de transición también se puede crear previendo un material
heterogéneo en dicha zona, es decir, por ejemplo utilizando un
material diferente o influyendo en las propiedades del material en
esa zona de modo adecuado para lograr la reducción deseada de la
capacidad de transmisión de momentos.
La válvula según la invención se puede producir
con cualquier material que presente valores adecuados en cuanto a la
deformación elástica y la fuerza de retroceso elástica.
De forma especialmente preferente, la membrana
y/o la pared de unión se fabrican con un material de silicona. La
membrana y/o la pared de unión también se pueden producir con un
elastómero termoplástico. Preferentemente, la pared de unión, la
sección de sujeción y la membrana son del mismo material y
configuran un cuerpo de válvula.
De forma especialmente preferente, la sección de
sujeción de la válvula de cierre automático está reforzada por un
dispositivo de plástico, un anillo de plástico en caso de una
configuración de la válvula con simetría de rotación, que, en
comparación con el material de la pared de unión y la membrana, está
producido con un material de plástico más rígido y en caso dado
también más económico.
Por los conceptos "fluido", "líquidos"
y "medio" o "medio fluido" utilizados en la presente
descripción se ha de entender cualquier sustancia cuya viscosidad,
independientemente de si la viscosidad se determina como viscosidad
dinámica o como viscosidad cinemática, permita una salida de la
sustancia de un recipiente, en caso dado mediante una aplicación de
presión adicional. Por consiguiente, dichos conceptos no sólo
incluyen las sustancias que fluyen por sí solas, como por ejemplo
sustancias acuosas, sino también las sustancias que sólo fluyen
cuando se les aplica una presión, como por ejemplo sustancias grasas
y pastosas.
Según una primera utilización preferente, el
cierre se utiliza para alimentos, y en este caso alimentos
pertenecientes a un grupo que comprende los siguientes alimentos:
jugos de verdura y fruta y otras bebidas; salsas de condimento de
todo tipo, como salsa de soja y similares; condimentos viscosos,
como mostaza, ketchup, mayonesa; alimentos viscosos, como miel,
jaleas, mermeladas; productos lácteos, como leche, leche condensada,
nata y similares.
La válvula también se utiliza preferentemente en
el envasado de productos para el cuidado y la limpieza del cuerpo,
como jabón líquido o pastoso, geles de ducha, aceites para la piel,
protectores antisolares, champús, tintes para el cabello, cremas
para la piel, desodorantes, etc.
La válvula también se utiliza preferentemente
para otros productos de mantenimiento y limpieza, como detergentes,
materiales de limpieza universales, betunes, agentes de pulimento,
quitamanchas, detergentes líquidos y similares.
El cierre también se utiliza preferentemente para
productos farmacéuticos, y preferiblemente para productos utilizados
en pequeñas cantidades, como por ejemplo colirios, gotas nasales,
desinfectantes, y todas las formas de productos farmacéuticos,
indiferentemente de que estén concebidas para administración
interior o exterior.
También es preferente la utilización para
productos técnicos, por ejemplo pinturas, lacas, disolventes,
lubricantes y otros productos químicos y mezclas de sustancias
técnicas.
Otras ventajas, características y posibilidades
de aplicación de la presente invención se desprenden de la
descripción de ejemplos de realización en relación con los
dibujos.
Los dibujos muestran:
- Figura 1: Una sección a través del cierre de un
recipiente puesto boca abajo, estando dispuesto en el cierre un
primer ejemplo de realización de una válvula de cierre automático
producida según la invención.
- Figura 2: Una vista desde abajo del ejemplo de
realización según la figura 1.
- Figura 3: El ejemplo de realización según la
figura 1 en la posición abierta.
- Figura 4: Una vista en planta de la
representación según la figura 3.
- Figura 5: Una representación en sección de un
ejemplo de realización de una válvula similar a la de las figuras 1
- 4 con una forma algo diferente,
- Figura 6: Una vista en planta de un detalle de
la figura 5, que muestra el anillo de refuerzo.
- Figura 7: Un detalle de la figura 5.
- Figura 8: Una representación en sección de otro
ejemplo de realización producido según la invención.
El cierre mostrado en la figura 1 está designado
en su totalidad con la referencia V. El cierre está enroscado en un
cuello 1 de un recipiente 2, que está provisto de una rosca
convencional. En el interior de este recipiente, representado con el
número de referencia 3, se encuentra el fluido o medio designado
simbólicamente con el número de referencia 4, cuya viscosidad se
elige de tal modo que puede salir por un cierre del tipo que aquí se
considera. La pared del recipiente consiste total o parcialmente en
un material flexible, que puede ser comprimido por el usuario.
El cuello 1 del recipiente 2 tiene una
configuración cilíndrica, el recipiente puede presentar una forma
diferente. En el cuello 1 está enroscada una caperuza de cierre
cilíndrica 31 que presenta una parte cilíndrica 32 provista de una
rosca interior adaptada a la rosca exterior del cuello 1.
Se ha de señalar que no es obligatorio que la
caperuza de cierre se pueda enroscar en el cuello del recipiente.
También se pueden concebir otras construcciones, por ejemplo una
caperuza de cierre sujeta en el cuello del recipiente mediante
resaltes y encajada o fijada de forma elástica, o fijada de
cualquier otro modo por fricción, encolado o similares, sobre el
cuello del recipiente o sobre el propio recipiente.
En esta caperuza de cierre 31 está prevista una
abertura central 6 a través de la cual puede fluir el medio 4.
La válvula de cierre automático según la presente
invención, designada en conjunto con el número de referencia 5,
impide este flujo del medio 4.
La válvula 5 presenta una membrana 7 que, cuando
la válvula se encuentra en la posición cerrada, tal como se muestra
en la figura 1, está abombada hacia dentro a modo de segmento
esférico, hacia el interior del recipiente 3 y el medio 4.
Unida a la membrana 7 se encuentra la pared de
unión 8, que está unida con la sección de sujeción 10 a través de
una zona de curvatura 9. Cuando está montada, esta sección de
sujeción 10 está sujeta por dos brazos cilíndricos 11 conformados en
la zona de tapa 12, que tiene esencialmente una forma de corona
circular, del cierre 31. El cuerpo de válvula consiste en la
membrana, la pared de unión y la sección de sujeción y está
configurado en una pieza. La tapa 12 está configurada de tal modo
que el recipiente se puede conservar boca abajo sobre la tapa, y por
consiguiente sobre el cierre.
Este tipo de conservación, o la configuración
técnica correspondiente que permite dicho tipo de conservación,
tiene la ventaja de que el espacio situado sobre la membrana siempre
está lleno de líquido, de tal modo que, también en caso de medios
viscosos, para el proceso de extracción no es necesario que primero
fluya el líquido hasta la válvula.
Tal como se explicará más adelante, la membrana 7
no está configurada con un espesor de pared uniforme, sino que el
espesor de pared disminuye hacia el centro.
En este ejemplo de realización, la propia pared
de unión 8 es claramente más delgada que la membrana.
La pared de unión consiste en la parte "a",
que se encuentra directamente junto a la membrana, y la parte
"b", que está unida con la parte "a" a través de la zona
arqueada 9. En la posición de cierre, las zonas "a" y "b"
delimitan un ángulo 2 de aproximadamente 45º, tal como se indica en
la figura 1.
En la zona "b" de la pared intermedia está
configurado un reborde anular 13 en una pieza con la pared de unión,
que sobresale de ésta radialmente hacia fuera.
Tal como se puede observar en la figura 3, cuando
la válvula está abierta, el reborde anular se apoya en un resalte 14
de un reborde anular 15 que sobresale de la tapa de la caperuza de
cierre hacia dentro y que está configurado esencialmente con
simetría de rotación.
El resalte 14 está configurado de tal modo que su
inclinación corresponde directamente al ángulo del reborde anular 13
en la posición abierta.
El reborde anular 15 se ensancha cónicamente
hacia fuera en el lado opuesto al interior del recipiente 3, con lo
que configura una guía que guía la zona "a" de la pared
intermedia durante la apertura de la válvula. También hace que, en
la posición cerrada, la pared de unión se apoye en la zona delantera
de la membrana y, por consiguiente, no se pueda desplazar en
relación con la caperuza de cierre. Esta medida tiene la ventaja de
evitar los movimientos de la válvula de cierre automático que
podrían conducir a una apertura involuntaria de la membrana.
Adicionalmente, pero de forma no representada en
la figura 1, se puede prever una tapa plegable que sujete la
membrana en la posición mostrada en la figura 1, por ejemplo con una
pieza sobrepuesta de forma semiesférica, y que sirva como seguro
durante el transporte.
La membrana 7 presenta ranuras, tal como se
describe adicionalmente a continuación con referencia las figuras 2
a 4.
La válvula y la membrana están configuradas en
conjunto con simetría de rotación, correspondiendo el eje de
rotación en la figura 1 a la línea A-A.
Tal como se puede observar en la figura 2, la
membrana presenta en total tres ranuras que salen del punto en el
que el eje de rotación atraviesa la membrana, teniendo dicho punto
el número de referencia 18.
La tres ranuras también están dispuestas
simétricamente y definen entre sí un ángulo de 120º. La longitud de
las ranuras en relación con la membrana se desprende de la
representación de la figura 1, según la cual una ranura ocupa
aproximadamente una zona entre 3/5 y 4/5 del radio de la membrana.
Las ranuras están cortadas con una herramienta de cuchilla, estando
ejecutado el corte preferentemente en la posición de la válvula
mostrada en la figura 1. Las ranuras se extienden entonces en un
plano que es perpendicular a la tapa de caperuza 12 y que incluye el
eje de simetría A-A.
Todas las ranuras de apertura 16 tienen en total
la misma longitud, que en la representación según la figura 2 está
formada por las longitudes parciales x + y + z.
En el ejemplo de realización, cada ranura
consiste en una sección interior II, que preferentemente representa
más de la mitad de la longitud total de la ranura, a la que se une
un puente de material 19 no cortado. La ranura continúa después en
la sección I. La primera sección II tiene la longitud de ranura
"x", el puente de material tiene la longitud de ranura
"y", y la ranura que se une a éste tiene la longitud "z".
Preferentemente, el puente de material 19, y en consecuencia la
longitud "y", es algo más pequeña que la longitud I.
Esta configuración de las ranuras tiene ventajas
considerables para la apertura y el cierre de las mismas.
Como es sabido por la, así llamada, teoría de
membranas, dentro de una membrana elástica sometida a carga se forma
un estado de tensión multiaxial complejo. La distribución de las
tensiones en la membrana dificulta principalmente el cierre de ésta
dado que, en caso de un componente de tensión que genere una fuerza
en una dirección no paralela a la ranura correspondiente, los
lóbulos 20 individuales definidos por las ranuras tienden a
superponerse con sus cantos.
Mediante el puente de material 19 y la posterior
sección de ranura I se produce un estado de tensión definido que
favorece claramente el cierre de los lóbulos.
Esto tiene lugar, por una parte, gracias a que el
puente de material 19 está sometido esencialmente a una única
tensión de un solo eje en dirección perpendicular a la ranura
correspondiente. De este modo, al abrir los lóbulos individuales, el
puente de material 19 actúa como un resorte de tracción simple que
no puede generar ninguna fuerza de desplazamiento de las ranuras
entre sí, sino que actúa como una goma elástica que se expande con
la apertura de los lóbulos y que, debido a la fuerza de retroceso,
tiende a juntar de nuevo los lóbulos.
La sección de ranura I que se encuentra detrás
del puente de material 19 refuerza esta tendencia, dado que mantiene
apartadas del puente de material 19 las tensiones no perpendiculares
al plano de la ranura. De este modo se asegura que dentro del puente
de material 19 esencialmente sólo actúen fuerzas perpendiculares al
plano de la ranura.
A continuación se describe el funcionamiento de
este cierre, en particular con referencia a las figuras 3 y 4.
Si el usuario desea extraer líquido del
recipiente 2, abre una tapadera existente en caso dado (no
representada en las figuras), con lo que la abertura de paso 6 de la
tapa de cierre queda al descubierto.
Después aprieta con la mano las paredes flexibles
del recipiente 2 una contra otra, con lo que se crea una
sobrepresión en el interior del recipiente. Esta sobrepresión hace
que la sección "b" de la pared de unión "a" se pliegue
hacia abajo y el reborde anular 13 se apoye en el resalte 14. Dado
que este proceso consiste en un pliegue y no requiere ningún
movimiento de rodadura de la membrana, este proceso es muy fácil y
seguro de realizar.
Finalmente, la presión es tan grande que supera
la fuerzas de retroceso elásticas de la membrana y los lóbulos se
abren hacia fuera, tal como se muestra en la figura 4, con lo que se
forma la abertura O.
El material comienza a fluir a través de la
abertura O. El proceso de flujo continúa mientras el usuario siga
generando una sobrepresión en el interior del recipiente mediante la
compresión de las paredes de éste.
Cuando el usuario deja de apretar las paredes del
recipiente, éstas se ensanchan, la presión cae y los lóbulos se
cierran. Los puentes de material 19 facilitan considerablemente el
movimiento de cierre. Estos puentes de material presentan grandes
fuerzas de retroceso elásticas cuando los lóbulos se desplazan sobre
el plano perpendicular al eje de simetría de rotación
A-A y provocan un fuerte cierre de los lóbulos,
cuyas superficies de corte son apretadas una contra otra en la
posición de cierre, con lo que configuran un cierre seguro. En el
proceso de cierre, debido a la presión negativa reinante en el
recipiente 3, el material que todavía se encuentra en la zona de la
abertura incluso se absorbe al interior del recipiente, con lo que
en la parte exterior de los lóbulos 20 no queda ningún resto del
medio adherido que pudiera caer hacia abajo. Especialmente mediante
la configuración triangular con tres ranuras, los cantos de los
lóbulos 20 se doblan uno contra otro de forma autocentrante e
impiden que quede ninguna abertura en el área del eje de rotación 18
(figura 2).
El efecto que implica la configuración de ranuras
utilizada consiste en particular en un aumento de la fuerza de
retroceso de la válvula, y ello independientemente del grado de
ventilación, dado que los puentes de material 19, como ya se ha
mencionado, actúan como gomas elásticas que hacen que la válvula
vuelva con fuerza a su posición original. De este modo, al final de
cada extracción, la válvula se cierra de nuevo por completo. La
previsión de diferentes parámetros entre la longitud de las
secciones I y II y la longitud del puente de material 19 medida en
esa dirección resulta útil para poder utilizar la válvula para
diferentes medios. Por ejemplo, interrumpiendo los puentes se
reducen aun más las fuerzas de apertura. De hecho, basta con
utilizar puentes de material bastante cortos. Por otra parte, según
otra configuración no es necesario interrumpir las ranuras de
apertura si la fuerza de retroceso se logra simplemente reduciendo
los parámetros x + y + z sin que ello influya negativamente en las
fuerzas de apertura. En un caso, la versión presenta las ranuras
interrumpidas con las medidas z, y, x. Las medidas varían a lo largo
de todo el diámetro de la tapa de cierre 7. Según otra versión, las
ranuras de apertura 16 no están interrumpidas, sino que únicamente
tienen longitudes diferentes, es decir, la medida z + y + x varía en
todo el diámetro de la membrana 7.
Tal como se infiere de lo anteriormente expuesto,
la configuración de las ranuras tiene una influencia esencial en la
capacidad de apertura y cierre de la membrana.
La utilización de tres ranuras tiene la ventaja
especial de que las ranuras se pueden apoyar una contra otra de
forma autocentrante. La utilización de puentes de material tiene la
ventaja de poder generar fuerzas de retroceso elásticas a través de
un estado de tensión de un solo eje.
La longitud de las ranuras y la longitud de
dichos puentes de material, así como la cantidad de puentes de
material (también se pueden prever dos o más puentes de material por
ranura), se pueden variar para adaptar el comportamiento de apertura
y cierre a los diferentes medios.
En una configuración con tres, cuatro, cinco o
más ranuras, todas las ranuras pueden presentar la misma longitud.
Esto es preferente en caso de una configuración con simetría de
rotación de la membrana de válvula y una disposición con simetría de
rotación del punto central de una configuración de ranuras en
estrella con tres, cuatro, cinco o más ranuras.
No obstante, en caso de una configuración de
ranuras en estrella con tres, cuatro, cinco o más ranuras, las
ranuras individuales pueden tener longitudes diferentes, de tal modo
que la propia configuración de las ranuras no tenga simetría de
rotación. Además, también en caso de una membrana configurada con
simetría de rotación, las ranuras también se pueden disponer de tal
modo que el punto común de todas las ranuras de la membrana no
coincida con el eje de rotación de ésta. En una configuración con
tres, cuatro, cinco o más ranuras también se puede prever una
configuración en estrella con ranuras de longitud igual o diferente,
en la que los ángulos entre las ranuras individuales no sean
iguales. Por ejemplo, en caso de cuatro ranuras, éstas pueden estar
configuradas de tal modo que con una de las ranuras adyacentes
definan un ángulo > 90º y con la otra ranura adyacente definan un
ángulo < 90º.
Por último, también se pueden prever varias
ranuras en la membrana que no estén unidas entre sí, de tal modo que
en caso de una aplicación de presión sobre la membrana se forme más
de una abertura O.
Mediante la forma de la membrana abombada hacia
dentro en la posición de cierre, los cantos de corte de los lóbulos
20 se apoyan uno contra otro de forma abovedada, con lo que se
producen grandes fuerzas de sujeción. Sin embargo, al mismo tiempo
es suficiente la acción de fuerzas pequeñas para abrir los lóbulos
hacia dentro por presión negativa, lo que favorece la aspiración del
medio de vuelta al interior del recipiente.
Más arriba se ha descrito la configuración de las
ranuras con puentes de material en relación con una membrana con
tres ranuras. Sin embargo, se ha de señalar que también se puede
realizar una configuración de ranuras correspondiente con puentes de
material si sólo hay una ranura presente, que en este caso se
extiende atravesando el eje de rotación, pero también si hay
presentes cuatro o cinco ranuras. En este caso también se coordinan
entre sí de modo correspondiente las longitudes de las ranuras y los
puentes de material.
Las figuras 5, 6 y 7 muestran otro ejemplo de
realización de la válvula de cierre producida según la invención.
Esta válvula de cierre se puede introducir de modo similar en una
caperuza de cierre, tal como ocurre en el caso de la válvula de
cierre según las figuras 1 - 4. Sin embargo, esta válvula de cierre
presenta algunas diferencias con respecto a la válvula de cierre de
las figuras 1 - 4, que se explican detalladamente a
continuación.
La figura 5 muestra la válvula tal como se moldea
por inyección. Después del proceso de moldeo por inyección, la
válvula según la invención se invierte empujando hacia arriba la
membrana 40 a lo largo del eje de simetría de rotación
A-A mostrado en la representación de la figura
5.
La pared intermedia 42 tiene una configuración
similar a la de la pared intermedia 8, pero existe una diferencia
esencial con respecto a la membrana 40 y la zona de transición 43
entre la membrana 40 y la pared de unión 42.
Además, la pared de unión 42 presenta un surco 44
circundante que con la inversión hacia arriba produce un área en
forma de arco.
La configuración de la zona "b" de la pared
de unión y del resalte 45 es similar a la de la pared de unión 8 y
el resalte 13 mostrado en la figura 1, por lo que no es necesario
explicarla aquí de nuevo.
Tampoco es necesario describir la configuración
de las ranuras de la membrana 40, dado que corresponde exactamente a
la configuración de ranuras descrita en relación con las figuras 2 y
4 en el caso de la membrana 7.
Sin embargo, sí tiene una importancia especial la
forma de la zona de transición 43 y la forma de la propia membrana
que, como puede verse, difieren de la representación de la figura
1.
Tal como se puede observar en particular en la
representación de la figura 7, la pared de unión 42 presenta una
zona de pliegue 50 en la que dicha pared de unión se pliega hacia
dentro en forma de arco. La parte de la zona de pliegue más cercana
al eje de rotación A-A presenta un espesor de pared
menor que el espesor de la pared de unión y es aproximadamente entre
la mitad y dos tercios del espesor de dicha pared de unión por
debajo de la zona de pliegue 50.
A la zona de pliegue 50, que está curvada hacia
dentro, le sigue una primera zona en arco 51 curvada hacia fuera (en
la situación no invertida), y finalmente otra zona en arco 52
curvada de nuevo hacia dentro, es decir, en sentido opuesto. El
espesor de pared de esta segunda zona en arco 52 es claramente
superior al espesor de la pared de unión, siendo entre un 50 y un
100% mayor.
Entre esta segunda zona en arco 52 y la zona de
pliegue 50 se encuentra una escotadura 55, configurada con aristas
vivas y que está delimitada hacia la segunda zona en arco 52 por una
superficie cilíndrica 56 que se extiende paralelamente al eje de
rotación y hacia la zona en arco 51 por una superficie de corona
circular 57 que se extiende perpendicularmente a la superficie
cilíndrica 56. A continuación del borde exterior de la superficie de
corona circular 57 se encuentra la zona de pliegue en arco 50 con
una pared curva.
El espesor de pared de la membrana 40, que está
unida directamente a la segunda zona en arco 52, es aproximadamente
entre tres y siete veces mayor, de forma preferente aproximadamente
cinco veces mayor, que el espesor de la pared de unión, midiéndose
en cada caso este espesor de pared, al igual que todos los demás
espesores de pared de la membrana, paralelamente al eje de rotación
A-A.
La relación entre el diámetro de la válvula
completa y el diámetro de la membrana es de aproximadamente 4:3.
La zona en arco 52 está acoplada directamente con
la membrana. En este contexto, un aspecto de una importancia
esencial consiste en que la zona en arco 52 no se une de forma
simétrica a la pared de la membrana, sino que está desplazada con
respecto a la sección de sujeción de la membrana en la posición no
invertida.
La membrana se extiende desde la zona en arco 52
a través de una pared cilíndrica 60 alejándose de la sección de
sujeción en la posición no invertida, o del interior del recipiente
en la posición montada.
Una segunda sección de membrana 61, que no es
cilíndrica sino cónica (la membrana tiene simetría de rotación), se
extiende en sentido opuesto a la pared 60, es decir, hacia el
recipiente cuando la válvula está montada.
La longitud de la pared cónica 61, medida
paralelamente al eje de rotación, es aproximadamente un 50% mayor
que la longitud de la pared cilíndrica 60. En otras palabras, la
longitud de la pared cilíndrica 60 es aproximadamente igual a la
longitud de la sección en arco 52 en el punto de unión con la
membrana, medida paralelamente al eje de rotación, y la longitud de
la pared cónica 61 es entonces entre aproximadamente un 30% y
aproximadamente un 70% mayor, preferentemente un 50% mayor.
Al final de la pared cilíndrica 60, final
designado con la referencia 60a, la membrana presenta un canto
relativamente agudo y desde ahí se extiende en un arco parabólico 64
hacia el eje de rotación.
La membrana se extiende desde el extremo 61a de
la pared cónica 61 con una sección 65 que sólo está ligeramente
curvada, es decir, que presenta un radio de curvatura grande,
definiendo el canto lateral en la intersección con un plano
perpendicular al eje de rotación A-A un ángulo de
entre 20º y 30º, de forma preferente aproximadamente de 25º.
En un área diametral que es menor que la mitad
del diámetro de la membrana pero mayor que la cuarta parte del
diámetro de la membrana, la sección de pared con radio de curvatura
grande 65 se transforma en un área de superficie circular 66
configurada perpendicularmente al eje de rotación. Por diámetro de
membrana se entiende aquí el diámetro de membrana máximo, es decir,
la distancia entre dos cantos 60a opuestos.
Tal como se desprende de las figuras, el espesor
de pared de la membrana aumenta a medida que aumenta la distancia al
eje de rotación.
El espesor de pared de la membrana en el punto de
intersección con el eje de rotación es aproximadamente entre un 25%
y un 75% mayor que el espesor de la pared de unión por debajo de la
membrana, de forma preferente aproximadamente un 50% mayor. En la
zona de transición entre la superficie circular 66 y la superficie
curva 65 está configurado un canto circular circundante provisto de
la referencia 65a y el espesor de pared de la membrana en dicho
canto circular 65a es preferentemente entre un 25% y un 75% mayor
que el espesor de pared en el punto central, de forma especialmente
preferente aproximadamente un 50% mayor.
Preferentemente, en la zona del canto 61a, el
espesor de pared de la membrana, medido paralelamente al eje de
rotación, corresponde a aproximadamente de 3 a 4 veces el espesor de
pared en el punto de intersección del eje de rotación, de forma
especialmente preferente aproximadamente 3,5 veces.
La membrana está fabricada preferentemente con un
material de silicona, pero también entran en consideración otros
materiales plásticos, como elastómeros termoplásticos, etc.
Los ensayos han demostrado que una membrana de un
material de silicona fabricada según la descripción anterior con una
configuración de ranuras tal como se ha descrito con referencia a
las figuras 2 y 4 presenta propiedades especialmente buenas con
respecto a la apertura y el cierre. Una membrana configurada de este
modo se abre fácilmente y con un diámetro de abertura relativamente
grande, la situación de apertura se puede mantener con una pequeña
sobrepresión y, en cuanto desaparece la sobrepresión, la membrana se
cierra de forma fiable y estanca. Los residuos del medio que se
encuentran en el área de la abertura son aspirados de vuelta al
recipiente durante el proceso de cierre.
Otra particularidad de la configuración según la
figura 5 consiste en el anillo de sujeción 70 adicional. Tal como se
puede observar en la figura 6, este anillo de sujeción presenta
numerosas aberturas 71 dispuestas en dirección periférica cuya
sección transversal, como se puede observar principalmente en la
figura 5, se ensancha hacia abajo, es decir, en sentido opuesto a la
zona de contacto con la sección de sujeción 72 de la válvula
representada en la figura 5.
El anillo de sujeción 70 es de un material
plástico más duro y menos elástico que el material de la válvula
propiamente dicha con el que están fabricadas la pared de unión y la
membrana.
La válvula según las figuras 5, 6 y 7 se fabrica
de la siguiente manera:
En primer lugar, el anillo de sujeción 70 se
moldea por inyección en una operación independiente con el material
plástico correspondiente.
A continuación, el anillo de sujeción se
introduce en el molde de inyección del cuerpo de válvula y, como en
el ejemplo de realización, en dicho molde se inyecta material de
silicona. En este proceso, el material de silicona penetra en las
aberturas 71.
El material de silicona se recuece durante un
período prolongado a la temperatura adecuada.
Una vez producido el cuerpo de válvula, la
válvula se invierte desplazando hacia arriba la membrana según la
representación de la figura 5. El resalte 13 se apoya entonces en la
pared de unión en la zona "a", tal como se representa
correspondientemente en la figura 1 para la válvula mostrada en
ésta. Luego se practican las ranuras en la válvula, tal como se
muestra en la figura 2.
A continuación, la válvula se introduce en una
caperuza de cierre según la representación de la figura 1, estando
configurados los brazos 11 de tal modo que reciben el anillo de
sujeción 70 de modo correspondiente.
A continuación se describe otro ejemplo de
realización, producido según la invención, con referencia a la
figura 8.
La figura 8 muestra una válvula de cierre
automático 80 que consiste en una sección de sujeción 81, una pared
de unión 82 y una membrana 83. La membrana 83 y la zona de
transición 84 hacia la pared lateral 80 tienen una configuración
idéntica a la anteriormente descrita con referencia a las figuras 5
y 7 para la membrana 40 y la zona de transición 43.
Sin embargo, en este caso, a diferencia de la
configuración según las figuras 1 - 7, la pared de unión no se mueve
durante el proceso de extracción. Por ello, la pared de unión está
configurada de tal modo que esencialmente sólo absorbe las fuerzas
de tracción ejercidas por la membrana sobre la pared de unión
durante el accionamiento de la membrana.
En el ejemplo de realización, la pared de unión
82 está configurada con un espesor de pared aproximadamente igual o
algo mayor que el espesor de pared máximo de la membrana. Este
espesor de pared da lugar a una pared de unión relativamente
rígida.
Con una configuración de este tipo, la pared de
unión no requiere ninguna guía o sólo requiere una pequeña guía
dentro de una caperuza de cierre configurada de modo similar a la
caperuza de cierre de la figura 1.
Se ha de señalar que el espesor de pared mostrado
en la figura 8 no es forzosamente necesario. También se puede elegir
un espesor de pared considerablemente menor para la pared de unión
82, en particular (pero no exclusivamente) si en la caperuza de
cierre está prevista una guía correspondiente.
La sección de sujeción 81 también está ejecutada
con un espesor de pared considerablemente mayor que el de la sección
de sujeción de los otros ejemplos de realización de la válvula de
cierre automático. En este caso también se puede reducir de modo
considerable el espesor de pared. No obstante, los espesores de
pared mayores en el área de la pared de unión 82 y de la sección de
sujeción 81 son especialmente ventajosos para la solidez de la
válvula.
De modo correspondiente al ejemplo de realización
según las figuras 5 - 7, en este caso también está previsto un
anillo de sujeción 85 de un plástico más duro, cuya configuración
corresponde a la del anillo de sujeción 70 de las figuras 5 - 7.
La válvula se fabrica del modo anteriormente
descrito en relación con el ejemplo de realización de las figuras 5
- 7. La válvula se fabrica en posición invertida con un material de
silicona y después se invierte a la posición representada en la
figura 8. También en este ejemplo de realización, en lugar de
material de silicona se puede utilizar otro material plástico con
propiedades elásticas adecuadas y una fuerza de retroceso
correspondiente, como por ejemplo un elastómero termoplástico.
Claims (26)
1. Procedimiento para la producción de una
válvula de cierre automático para la salida de medios fluidos de un
recipiente con
- una membrana abombada cuya convexidad está
orientada hacia el medio fluido en la posición de cierre y que, al
producirse una presión en el recipiente, se abomba hacia fuera en
una posición de salida,
- una sección de sujeción con la que la válvula
se sujeta a dicho recipiente,
- una pared de unión dispuesta entre la membrana
y dicha sección de sujeción,
- una configuración de ranuras prevista en la
membrana que se abren en la posición de salida,
estando dispuesta esta configuración de ranuras
de tal modo que, al deformarse la membrana de la posición de cierre
a la posición de salida por la presión en el recipiente, dentro de
dicha membrana se forman fuerzas de retroceso elásticas que, cuando
disminuye la presión, provocan el retroceso de la membrana desde
esta posición de salida a la posición de cierre,
comprendiendo el procedimiento los siguientes
pasos:
- moldeo por inyección del material plástico en
un molde, con lo que se forma un cuerpo de válvula de una pieza
consistente en la membrana, la pared de unión y la sección de
sujeción;
- extracción del cuerpo de válvula de dicho
molde;
- inversión del cuerpo de válvula guiando la
membrana a través del espacio hueco rodeado por la pared de
unión;
- realización de una configuración de ranuras en
la membrana.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la transición entre dicha pared
intermedia y dicha membrana está configurada de tal modo que la
pared intermedia esencialmente no transmite ningún momento o sólo
transmite momentos pequeños a la membrana, de tal modo que los
momentos transmitidos por la pared intermedia a la membrana no
tienen ninguna influencia esencial en la apertura y el cierre de
dicha configuración de ranuras.
3. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque la zona de transición entre la pared de
unión y la membrana está configurada a modo de bisagra.
4. Procedimiento según como mínimo una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la membrana y la
pared de unión están configuradas esencialmente con simetría de
rotación.
5. Procedimiento según como mínimo una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la zona de
transición entre la pared de unión y la membrana está configurada de
tal modo que la pared de unión presenta un canto de pliegue
orientado hacia el eje de rotación con una sección transversal
aproximadamente en forma de arco.
6. Procedimiento según como mínimo una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la membrana
presenta una pared circundante orientada esencialmente hacia la
pared de unión, y porque en dicha pared está conformada una zona de
unión para unir la membrana con la pared intermedia.
7. Procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado porque dicha zona de unión está conformada en
dicha pared circundante de tal modo que está desplazada de una zona
central de dicha pared en dirección hacia el interior de la
convexidad y, cuando la válvula está montada, alejándose del
interior del recipiente.
8. Procedimiento según como mínimo una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque dicho pliegue de
la pared de unión orientado hacia dentro y dicha zona de unión de la
membrana están unidos a través de una sección conformada en ambos,
cuya sección transversal está configurada preferentemente en forma
de arco, siendo la curvatura de este arco opuesta a la curvatura del
pliegue de la pared de unión.
9. Procedimiento según como mínimo una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque, en la posición
de cierre, la membrana presenta en su zona central una superficie de
corona circular esencialmente plana orientada hacia el
recipiente.
10. Procedimiento según como mínimo una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el espesor de
pared de la membrana aumenta desde la zona central hacia fuera,
siendo el espesor de pared en la zona exterior, medido paralelamente
al eje de rotación, preferentemente entre dos y tres veces mayor que
el espesor de pared en la zona central.
11. Procedimiento según como mínimo una de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la
configuración de ranuras está conformada de tal modo que presenta
una ranura.
12. Procedimiento según como mínimo una de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque dicha
configuración de ranuras presenta tres ranuras que preferentemente
están configuradas en forma de estrella y preferentemente están
dispuestas a la misma distancia angular entre sí.
13. Procedimiento según como mínimo una de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque dicha
configuración de ranuras presenta cuatro, cinco o más ranuras, que
preferentemente están dispuestas en forma de estrella y
preferentemente presentan la misma distancia angular entre sí.
14. Procedimiento según la reivindicación 2 y una
de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado porque dicha
configuración de ranuras está dispuesta con simetría de rotación con
respecto a dicho eje de rotación.
15. Procedimiento según como mínimo una de las
reivindicaciones 11 a 14, caracterizado porque como mínimo
una de dichas ranuras está interrumpida de tal modo que presenta un
puente de material, siendo la longitud de dicha interrupción de
ranura menor, de forma preferente considerablemente menor, que la
longitud total de la ranura correspondiente.
16. Procedimiento según como mínimo una de las
reivindicaciones 11 a 15, caracterizado porque como mínimo
una ranura presenta como mínimo dos o más interrupciones.
17. Procedimiento según como mínimo una de las
reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque dicha pared de
unión presenta una primera sección (a) directamente adyacente a
dicha membrana y una segunda sección (b) adyacente a la sección de
sujeción, y porque las secciones transversales de dicha primera
sección (a) y dicha segunda sección (b) están dispuestas en ángulo
entre sí en la posición de cierre.
18. Procedimiento según la reivindicación 17,
caracterizado porque dicho ángulo entre la sección (a) de la
pared de unión y la sección (b) de la pared de unión, medido en
sección transversal, aumenta cuando la válvula se mueve de la
posición de cierre a la posición de salida.
19. Procedimiento según como mínimo una de las
reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque la sección
transversal de la pared de unión se extiende esencialmente en línea
recta tanto en la posición de cierre como en la posición de
salida.
20. Procedimiento según la reivindicación 19,
caracterizado porque la pared de unión tiene una
configuración esencialmente cilíndrica y no modifica esencialmente
su forma en la transición de la posición de cierre a la posición de
salida.
21. Procedimiento según como mínimo una de las
reivindicaciones 1 a 20, caracterizado porque dicha sección
de sujeción está configurada por un borde de sujeción que sobresale
hacia fuera de la pared de unión en sentido opuesto a un eje de
simetría de rotación.
22. Procedimiento según como mínimo una de las
reivindicaciones 1 a 21, caracterizado porque está previsto
un anillo de refuerzo fabricado con un material plástico más duro
que el material de la membrana.
23. Procedimiento según la reivindicación 21 ó
22, caracterizado porque, en caso de un cuerpo de válvula con
simetría de rotación, dicho anillo de refuerzo 23 está configurado
con simetría de rotación y presenta numerosas aberturas en las que,
una vez fabricada la válvula, hay alojado material de la sección de
sujeción de la válvula.
24. Procedimiento según como mínimo una de las
reivindicaciones 1 a 23, caracterizado porque el cuerpo de
válvula es de un material de silicona.
25. Procedimiento según como mínimo una de las
reivindicaciones 1 a 23, caracterizado porque el cuerpo de
válvula es de un elastómero termoplástico.
26. Procedimiento para la producción de una
válvula de cierre automático según como mínimo una de las
reivindicaciones 1 a 25, caracterizado porque, antes de
inyectar el material plástico, en el molde se coloca un anillo de
refuerzo de plástico que presenta como mínimo dos espacios huecos en
los que después penetra el material plástico durante la
inyección.
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