ES2243088T3 - Boquilla de sellado. - Google Patents

Boquilla de sellado.

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ES2243088T3 ES99963813T ES99963813T ES2243088T3 ES 2243088 T3 ES2243088 T3 ES 2243088T3 ES 99963813 T ES99963813 T ES 99963813T ES 99963813 T ES99963813 T ES 99963813T ES 2243088 T3 ES2243088 T3 ES 2243088T3
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    • B05B1/00Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/02Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape
    • B05B1/04Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape in flat form, e.g. fan-like, sheet-like
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Abstract

Boquilla (1) destinada a la aplicación de materiales fluidos que, en un extremo frontal de la misma, presenta una abertura (2) que se abre hacia una ranura (5), presentando dicha ranura (5) una parte central destinada a liberar la mayor parte del material directamente hacia delante, y partes laterales lateralmente dirigidas, caracterizada porque dicha ranura (5) tiene una base recta en dicha abertura (2) que se opone a dicha parte central, y cuyas partes laterales se extienden entre dicha base recta y dicha parte central, cuyas partes laterales están destinadas a distribuir material liberado en un chorro con una anchura relativamente uniforme.

Description

Boquilla de sellado.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a una técnica para la aplicación, por medio de una boquilla, de materiales fluidos de una manera controlada; véase, por ejemplo, el documento US-3 836 076. Más particularmente, la invención se refiere a una boquilla para la aplicación de un agente de sellado o una cola, por ejemplo, en las juntas de carrocerías de vehículo.
Antecedentes
En montajes de chapa metálica, típicamente existen juntas. Estas juntas se presentan, por ejemplo, allí donde dos o más piezas de chapa metálica sean unidas con un cierto solapamiento. Existen diversas técnicas para unir componentes de chapa metálica, por ejemplo, soldadura, remachado o encolado. Por diversas razones, especialmente razones de coste, se utiliza frecuentemente la soldadura por puntos. Esto significa que las chapas se unen por soldadura de puntos discretos, espaciados a lo largo de la junta. La junta conseguida entonces, en forma de soldadura por puntos, presentará una cierta similitud con una costura o junta remachada. Las juntas de solapamiento entre placas unidas entre sí podrían proporcionar una fuente de daños de corrosión, ya que la humedad podría ser drenada hacia la junta por fuerzas capilares. En consecuencia, es deseable frecuentemente sellar la junta con algún material resistente al agua, especialmente para construcciones de chapa metálica que se vayan a utilizar en aplicaciones exteriores.
Un ejemplo típico en el que se utiliza la técnica anterior es el diseño de carrocerías de vehículo. Una carrocería de vehículo consta típicamente de una multitud de piezas de chapa metálica unidas a través de soldadura por puntos. La mayor parte de estas juntas entre tales partes de chapa metálica, en el vehículo acabado, está oculta a la vista detrás de paneles, asientos, etc. A fin de proteger estas juntas contra la corrosión provocada por, por ejemplo, la condensación, se aplica usualmente un agente de sellado sobre la junta de solapamiento. De forma similar a la soldadura en sí, la aplicación de agente de sellado es realizada normalmente por robots que pulverizan el agente de sellado por medio de boquillas. El robot seguirá la costura soldada y aplicará agente de sellado sobre la junta, y es deseable que el agente de sellado cubra la junta con un solapamiento que sea apropiado para la aplicación. Sin embargo, no hay necesidad de aplicar ningún agente de sellado mucho más allá de la junta.
Un factor importante cuando se aplica el agente de sellado es lo bien que el robot puede seguir los bordes y curvas de la junta; un vehículo no consta de muchas juntas de soldadura rectas. Esto puede ser conseguido por el robot siguiendo un patrón de movimiento predeterminado almacenado en un ordenador, que corresponda a la distribución de las costuras de soldadura de la carrocería. Sin embargo, un problema con una técnica de este tipo es que la precisión dimensional en una carrocería de vehículo es típicamente de un par de milímetros. Así, se precisa de una cierta flexibilidad del robot y, especialmente de su boquilla, que permita una aplicación satisfactoria del agente de sellado sobre la junta, a pesar de que la boquilla esté algo más cerca o algo más lejos de la junta que lo supuesto por el robot. Otro modo de resolver el problema de hacer que el robot siga las costuras de soldadura es dotarlo de un sensor de distancia en asociación con la boquilla o, alternativamente, de algún tipo de medios sensores que sigan la pista de la chapa metálica y, por tanto, detecten la distancia real de la boquilla del robot a la junta. Sin embargo, tales sistemas pueden tener otras desventajas tales como un coste más alto, pero también por ocupar espacio en la cabeza del robot.
La figura 1 ilustra una boquilla de la técnica anterior utilizada para la aplicación de un agente de sellado sobre juntas de chapa metálica. La boquilla se caracteriza porque su abertura es una ranura en una posición curvada. Asimismo, como se ilustra en la figura, el material suministrado a través del paso de la boquilla dejará la ranura en una dirección generalmente radial desde la parte curvada. El material será pulverizado así en una configuración de cono plano, que es también una denominación común para este tipo de boquilla (cono plano). Esta técnica de pulverización proporcionará un grosor relativamente uniforme de material de sellado sobre la parte de junta. Sin embargo, el grosor y la anchura del material de sellado aplicado dependerán directamente de la distancia entre la boquilla y el sustrato; una distancia más larga proporcionar un revestimiento más delgado sobre un área más ancha. Si la distancia de aplicación debe incrementarse por encima de un cierto valor, el chorro podrá dividirse en chorros más pequeños de una manera descontrolada.
Otro tipo de boquilla de la técnica anterior se muestra en la figura 2. Esta boquilla es similar a la de los quemadores de petróleo y tiene una cámara interior en la que se forma un vórtice cuando se extruye el material. La abertura de la boquilla puede estar también roscada con el fin de mejorar el movimiento del vórtice. Cuando se expulsa el material, el chorro tendrá la forma de un cono o cucurucho hueco, como se ilustra en la figura. Cuando el chorro es cónico, esta boquilla presenta la misma sensibilidad a la distancia que la boquilla descrita en conexión con la figura 1. Además, cuando se hace pasar la boquilla a lo largo de una junta, el revestimiento será más grueso a lo largo de los lados que en el medio, en donde más se necesita el material.
Objeto de la invención
El objeto de la invención es proporcionar una boquilla que supere las desventajas descritas de la técnica anterior. Más particularmente, es un objeto de la presente invención proporcionar una boquilla para la aplicación de un revestimiento, por ejemplo un agente de sellado, constituida de tal forma que sea menos sensible que las boquillas de la técnica anterior a la distancia entre dicha boquilla y la superficie sobre la cual se va a aplicar el revestimiento. Es un objeto adicional de la presente invención proporcionar una boquilla que funcione para distribuir el material sobre la superficie de aplicación cubierta de tal forma que se provea a un sellado mejorado con una cantidad dada de material en comparación con la técnica anterior.
Sumario de la invención
La presente invención se refiere a una boquilla destinada a la aplicación de materiales fluidos que, en un extremo frontal de la misma, tiene una abertura que se abre hacia una ranura. Una parte central de dicha ranura está destinada a liberar la mayor parte del material directamente hacia delante. Además, la ranura tiene partes laterales que funcionan para liberar material en direcciones laterales. En una realización preferida, dicho extremo frontal está conformado de modo similar a un cono truncado con una parte superior plana en la que está formada dicha ranura. La ranura estará dividida así en tres partes, con la parte central en la parte superior plana y con el ángulo de las partes laterales definido por el ángulo de la parte superior de dicho cono. La boquilla está provista de un paso de tránsito desde su extremo trasero hasta la abertura ranurada, permitiendo que un material bajo presión sea forzado a través de la boquilla desde su extremo trasero y expulsado a través de su abertura ranurada.
El perfil de tres partes de la abertura hace que el chorro de material expulsado a través de la boquilla quiera dividirse en tres chorros más pequeños. Sin embargo, si la presión del material está por debajo de un cierto nivel, los chorros se mantendrán juntos por la tensión superficial, a pesar de las esquinas entre las partes laterales y la parte central. Dependiendo del material que se vaya a utilizar y de las propiedades reológicas del mismo, son adecuadas diferentes presiones y ángulos de pulverización. La mayor parte del material es expulsado a través de la parte central, que se abre en la misma dirección que dicho paso de transición, con lo que dicha tensión superficial provoca principalmente que los dos chorros más pequeños sean desviados hacia el chorro central. Como consecuencia, el chorro tendrá una anchura relativamente uniforme sobre una distancia prolongada, proporcionando un amplio intervalo de distancias de aplicación útiles. Dado que la mayor parte del material se extruye a través de la parte central, el perfil de revestimiento tendrá, además, el mayor grosor en el centro, es decir, en la junta en la que se requiere el material.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 muestra una boquilla de la técnica anterior que genera un chorro en forma de un cono plano;
La figura 2 muestra una boquilla de la técnica anterior que crea un chorro en forma de un cono hueco;
Las figuras 3a, 3b y 3c muestran diversas vistas de una realización de la invención; y
La figura 3d muestra una boquilla según la presente invención que crea un chorro con un intervalo de trabajo ampliado.
Descripción detallada de una realización preferida
La invención se refiere a una boquilla para la aplicación de un agente de sellado o una cola, por ejemplo, sobre juntas de carrocerías de vehículo. Se han expuesto dos problemas generales de la técnica anterior; sensibilidad a las variaciones en la distancia de aplicación, y la distribución del material sobre la superficie revestida. La presente invención resolverá ambos problemas por medio de una boquilla cuya abertura se abre en una ranura que tiene una parte central destinada a liberar la mayor parte del material directamente hacia delante. La boquilla según la presente invención muestra además partes laterales de dicha ranura destinadas a liberar material hacia los lados. Dicha parte central y dichas partes laterales pueden ser rectilíneas o curvas. Las partes rectilíneas adyacentes están separadas por esquinas, mientras que las partes curvas adyacentes están separadas por tener diferentes radios de curvatura y/o centros de la curvatura. Con independencia del diseño específico, la idea básica subyacente a la presente invención es que el material que es liberado de partes adyacentes de dicha ranura se mantendrá junto por la tensión superficial en el material, incluso aunque el material sea liberado bajo diferentes ángulos de salida.
A continuación, se describirá una realización preferida, que muestra una ranura de tres partes, con referencia a las figuras 3a a 3d.
Las figuras 3a a 3c muestran una realización preferida de la boquilla 1 según la invención, en tres vistas diferentes. La figura 3a muestra la boquilla desde abajo, es decir, su abertura frontal 2 está dirigida hacia fuera de la hoja de papel. La figura 3a ilustra que la boquilla 1 tiene un corte transversal longitudinal sustancialmente circular; sin embargo, esto ha de considerarse únicamente como un ejemplo, ya que esta parte de la forma de la boquilla no es de importancia decisiva para la invención. Así, este corte transversal podría también ser rectangular. En la figura 3b se muestra la boquilla 1 en una vista lateral en corte transversal. El extremo trasero de la boquilla 1, la parte superior en la figura 3b, no se muestra en su totalidad, ya que esta parte de la boquilla no es de importancia decisiva para la invención. El corte frontal de la boquilla 1, la parte inferior en la figura 3b, tiene la forma de un cono truncado. En otra realización que tiene una sección transversal rectangular, este cono sería más bien una pirámide. El ángulo \varphi de la parte superior del cono está indicado en la figura. Un pasaje 3 a través del cual se pretende que fluya el material, discurre por toda la boquilla 1 desde su extremo trasero hasta la abertura 2 en su extremo frontal. El paso 3 es relativamente ancho y preferiblemente cilíndrico. En una realización preferida, como se muestra en la figura, el paso 3 tiene una parte más estrecha 4 justo antes de la abertura 2, provocando así un incremento de la velocidad del material que se va a aplicar. Asimismo, puede deducirse de la figura que el pasaje ancho 3 termina en la abertura 2, a una cierta distancia h de la parte plana del extremo frontal.
Como se desprende de las figuras 3a a 3c, la abertura 2 se abre hacia una ranura 5, formada en el extremo frontal de la boquilla 1. La ranura 5 está formada en la parte plana del extremo frontal con una profundidad constante h que baja hasta la abertura 2. La ranura 5 discurre a través de la boquilla 1, con lo que la ranura 5 abrazará dos partes diametralmente opuestas de la superficie cónica. La ranura 5 está recortada hasta la abertura 2 del pasaje 3, permitiendo un flujo libre de material a través de la boquilla 1, desde su extremo trasero y hacia fuera a través de la ranura 5 en su extremo frontal.
La figura 3c muestra la boquilla 1 y su ranura 5 en una vista cortada transversalmente desde otro ángulo. En esta figura, la ranura 5 discurre en el plano de la hoja de papel. Será evidente por las figuras 3a a 3c que la abertura 2 es sustancialmente más estrecha que el pasaje 3, provocando un gran incremento en la velocidad cuando se comprime el material a través de la boquilla hacia su abertura 2. Como resultado de este incremento de velocidad, el material rellenará parcialmente la ranura 5 antes de dejar la boquilla 1.
A partir del momento en que se ha llenado la ranura 5 con el material, hay sustancialmente tres rutas por las cuales dejar la boquilla; directamente hacia delante, a través del extremo frontal plano de la boquilla, o a través de uno de los dos lados rectos en ángulo. En la realización preferida, la parte principal del material saldrá a través del extremo frontal plano por dos razones; en parte, debido a que el extremo directamente hacia delante está en línea con el pasaje 3, sin necesitar ningún cambio direccional del material, y, en parte, porque la anchura del extremo frontal plano es mayor que la anchura de las respectivas partes laterales. De modo ideal, el diseño expuesto deberá hacer que el material sea expulsado en tres chorros independientes, uno directamente hacia delante y dos oblicuamente hacia los lados. Sin embargo, a través de una forma adecuada de la boquilla 1, en particular del tamaño del ángulo \varphi del cono y de la forma de la ranura 5, y de una adaptación de la presión a la que se presiona el material a través de la boquilla, los tres chorros son llevados a converger debido a la tensión superficial. Esto se ilustra en la figura 3d, en la que se ve la boquilla desde el mismo ángulo que en la figura 3c. Dado que la mayor parte del material pasará por el extremo frontal plano, los dos chorros que pasan por las partes laterales en ángulo serán disociadas hacia el chorro central por las fuerzas de tensión superficial. El resultado será, como se ilustra en la figura 3d, que el chorro será menos cónico que con las boquillas de la técnica anterior, permitiendo un intervalo de trabajo ampliado.
La figura 3d ilustra, además, el perfil del revestimiento después de haber aplicado el material sobre el sustrato. El perfil del revestimiento superficial está claramente dividido en tres partes como consecuencia de que se están utilizando tres chorros, aun cuando éstos se mantengan juntos. Además, es evidente que la parte más gruesa del revestimiento está dispuesta en el centro. Esto asegura un buen sellado de la junta y una resistencia elevada del revestimiento de agente de sellado.
La boquilla es particularmente adecuada para la aplicación del agente de sellado sobre juntas de carrocerías de vehículos. La boquilla proporciona una junta bien compuesta, al tiempo que reduce el consumo de agente de sellado en comparación con las boquillas de la técnica anterior. En consecuencia, la boquilla es ventajosa desde un aspecto de diseño así como desde un aspecto económico.
En una realización preferida, el ángulo del cono es \varphi = 90º, con lo cual el extremo frontal plano del cono truncado tiene un diámetro de 4 mm. En una realización de este tipo, la ranura 2 tendrá una longitud de 8,5 mm y una anchura de 0,45 mm. Una realización de esta clase se adapta específicamente a un tipo de material y, con otro tipo de material, puede ser necesario modificar las dimensiones.

Claims (11)

1. Boquilla (1) destinada a la aplicación de materiales fluidos que, en un extremo frontal de la misma, presenta una abertura (2) que se abre hacia una ranura (5), presentando dicha ranura (5) una parte central destinada a liberar la mayor parte del material directamente hacia delante, y partes laterales lateralmente dirigidas, caracterizada porque dicha ranura (5) tiene una base recta en dicha abertura (2) que se opone a dicha parte central, y cuyas partes laterales se extienden entre dicha base recta y dicha parte central, cuyas partes laterales están destinadas a distribuir material liberado en un chorro con una anchura relativamente uniforme.
2. Boquilla según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha parte central es recta y porque dichas partes laterales son también rectas, con un cierto ángulo con relación a la parte central.
3. Boquilla según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque en dicho extremo frontal está conformada de manera similar a un cono truncado con una parte superior plana en la que está formada dicha ranura (5), estando dividida dicha ranura (5) en tres partes, con una parte central rectilínea y dos partes laterales rectilíneas bajo un ángulo correspondiente al ángulo (\varphi) de la parte superior de dicho cono.
4. Boquilla según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque un paso relativamente ancho (3) que discurre a través de la boquilla (1) desde un extremo trasero de la misma hasta dicha abertura (2) en su extremo frontal.
5. Boquilla según la reivindicación 4, caracterizada porque dicho pasaje (3) termina en dicha abertura (2), a una cierta distancia (h) dentro de dicho extremo frontal, en donde se encuentra con dicha ranura (5), que es relativamente estrecha en comparación con dicho pasaje (3), provocando así un incremento de velocidad en un material que es comprimido a través del pasaje (3) y expulsado a través de su abertura (2).
6. Boquilla según la reivindicación 5, caracterizada porque dicho pasaje (3) relativamente ancho está provisto de una parte más estrecha (4) justo antes de la abertura (2).
7. Boquilla según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizada porque dicho cono truncado tiene un ángulo (\varphi) de 90º en su parte superior.
8. Boquilla según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la parte central de dicha ranura (5) es más larga que dichas partes laterales.
9. Boquilla según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la parte central tiene una primera longitud y dicha base recta tiene una segunda longitud mayor que dicha primera longitud.
10. Boquilla según la reivindicación 9, caracterizada porque dicha base recta se extiende directamente a través de la boquilla, y dichas partes laterales se extienden entre los extremos de dicha base recta y los extremos de dicha parte central, respectivamente, mirando así oblicuamente hacia delante.
11. Uso de una boquilla según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la boquilla se utiliza para la aplicación de un agente de sellado en las juntas de carrocerías de vehículo o para la aplicación de cola en carrocerías de vehículo.
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