ES2273319T3 - Procedimiento de enrollamiento de una cinta de material compuesta y su dispositivo de realizacion. - Google Patents

Abstract

Procedimiento de enrollamiento de una cinta de material compuesto (2) con base de vidrio y materia plástica alrededor de un cuerpo(3) por medio de un sistema de suministro y colocación (4) que comporta al menos un rodillo giratorio (41), y el procedimiento consiste en que el sistema de suministro y colocación (4) de la cinta efectúa movimientos de traslación y/o de pivotamiento, caracterizado porque el rodillo giratorio (41) se coloca en parada de rotación cuando el sistema de suministro y colocación (4) efectúa en continuo un movimiento de traslación, mientras que es liberado para rotación durante el cambio de dirección y/o de pivotamiento del sistema de suministro y colocación (4).

Description

Procedimiento de enrollamiento de una cinta de material compuesto y su dispositivo de realización.

La invención se refiere a un procedimiento de enrollamiento alrededor de un cuerpo de una cinta de material compuesto (2) con base de vidrio y materia plástica por medio de un sistema de suministro y colocación (4) que comporta al menos un rodillo giratorio, y el procedimiento consiste en que el sistema de suministro y colocación de la cinta efectúa movimientos de traslación y/o de rotación.

Este procedimiento permite fabricar especialmente cuerpos huecos de material compuesto como tuberías o depósitos destinados a transportar o, respectivamente, contener fluidos bajo presión, permitiendo el material compuesto que estos dispositivos sean ligeros garantizando a lo largo del tiempo una resistencia al estallido según las normas en vigor.

La solicitud de patente WO 00/24566 describe, por ejemplo, un procedimiento para fabricar esos dispositivos, en particular un cuerpo de revolución hueco cuya pared es a base de una materia orgánica termoplástica A en la que están incrustados enrollados helicoidalmente alrededor del eje del cuerpo, hilos de vidrio continuos. Según este procedimiento, se realizan en línea, las siguientes etapas:

a/ se enrolla, de manera helicoidal una cinta en estado caliente, alrededor de un tubo en rotación del que al menos la pared externa es a base de la materia termoplástica A, estando constituida la cinta de la misma materia termoplástica A y de filamentos de vidrio continuos incrustados en esta materia;

b/ se calienta a una temperatura superior a la temperatura de fusión de la materia A, una parte de la superficie periférica exterior del tubo revestido de la cinta, en una zona situada inmediatamente más abajo de la zona de calentamiento de la etapa c/.

El enrollamiento de la cinta se realiza por medio de un sistema o una cabeza de suministro y colocación móvil en y traslación y rotación con relación a la superficie de de depósito del cuerpo hueco, estando el ángulo de inclinación dado a la cabeza adaptado al ángulo deseado de enrollamiento helicoidal de la cinta.

La cabeza de suministro y colocación comporta rodillos giratorios de forma hiperboloide, paralelos entre sí y cuyo eje longitudinal es sensiblemente perpendicular a la dirección de deslizamiento y aprovisionamiento de la cinta que está ella misma paralela al eje de pivotamiento de la cabeza.

La cinta se coloca en sándwich entre los dos rodillos. Estos forman un obstáculo que mide la cinta en espesor. Estos rodillos son calentadores para mantener a la temperatura adecuada (20 a 50ºC por encima de la temperatura de fusión de la materia termoplástico) la materia termoplástica de la cinta .

Por otra parte, estos rodillos giran en continuo por el arrastre de la cinta. Sucede que durante el procedimiento, las fibrillas de materia compuesta que sobresalen de la cinta se pegan a los rodillos y se aglutinan. Por supuesto, para el buen arrastre de la cinta y para conservar su aspecto, es necesario retirar el cúmulo de materia compuesta depositada sobre los rodillos, lo que se realiza manualmente rascando su superficie durante el procedimiento de enrollado.

Esta intervención que resulta imperativa en el procedimiento, exige sin embargo la presencia de un operador. Además, el gesto puramente manual efectuado por el operador sobre estos sistemas de rodillos calentadores no es seguro. Se podría imaginar un dispositivo mecánico automatizado que efectuara esta intervención con frecuencia previamente definid. Pero ese dispositivo sería complicado, engorroso y su funcionamiento no totalmente eficaz.

La invención tiene por tanto la finalidad de evitar los inconvenientes precitados durante la puesta en marcha de ese procedimiento.

Según la invención, el procedimiento se caracteriza porque el rodillo giratorio se pone en parada de rotación cuando el sistema de suministro y colocación efectúa en continuo un movimiento de traslación, mientras que se libera en rotación durante el cambio de dirección y/o de pivotamiento del sistema de suministro y colocación.

La rotación del rodillo es necesaria para conservar la forma e integridad de la cinta durante el pivotamiento del sistema de suministro y colocación; si no, la cinta se concentra contra la extremidad lateral del rodillo donde se aplica la tensión de bobinado más elevada. Si se forma un principio de enrollamiento de fibrillas durante la rotación del rodillo, este enrollamiento se rompe por abrasión durante el blocaje del rodillo y es arrastrado por la cinta; como la cantidad de materia así arrastrada es muy escasa, es imperceptible sobre el cuerpo hueco realizado.

Según una primera variante, el rodillo se detiene según un frenado por fricción.

Según una según segunda variante, el rodillo se detiene según una parada por cooperación mutua de un elemento macho y un elemento hembra, formando parte uno de los elementos del rodillo giratorio.

En las dos variantes, el rodillo puede detenerse por parada inmediata.

Según una característica, la parada el rodillo está pilotada por medios neumáticos que se controlan por medios de control numérico.

Según otra característica, la cinta se mantiene a su salida del sistema del sistema de suministro a una temperatura al menos igual a la de fusión de la materia plástica de la cinta.

Preferentemente, la cinta de material compuesto comporta una pluralidad de hilos de vidrio de materia termoplástica íntimamente entremezclados.

La invención es también relativa al dispositivo de puesta en marcha del procedimiento.

El dispositivo comprende principalmente un sistema de suministro y colocación que comporta al menos un rodillo giratorio,y medios de parada aptos para detener el rodillo giratorio.

Según una primera variante, los medios de parada consisten en elementos de cooperación mutua con el rodillo de tipo macho-hembra, comportando el rodillo uno de los elementos macho hembra.

Según una segunda variante los medios de parada consisten en medios de fricción que cooperan con el rodillo.

Los medios de fricción consisten ventajosamente en al menos un elemento que presenta una superficie destinada a colocarse apoyada contra una superficie del rodillo giratorio.

Según una característica, el rodillo tiene rebordes de extremidad lateral espaciados a lo ancho de la cinta. Preferentemente, el dispositivo comporta otro rodillo sensiblemente superpuesto al primer rodillo pero bloqueado en rotación, y provisto igualmente de dos rebordes laterales, estando destinada la cinta a ser estirada entre los dos rodillos que constituyen así un sistema de conformación de la cinta a las dimensiones deseadas (anchura y espesor).

Preferentemente los medios de parada cooperan con al menos una de los rebordes.

Según otra característica, el rodillo giratorio es calentador.

En fin los medios de parada están ventajosamente activados por medios neumáticos que están pilotados por medios de control numérico.

Otras ventajas y características de la invención se van a describir ahora con más detalle respecto a los dibujos anexos, en los que:

- la figura 1 ilustra una representación esquemática general de un dispositivo utilizado para el enrollamiento de una cinta de material compuesto alrededor de un cuerpo hueco;

- la figura 2 ilustra una visión detallada de la figura q en cuanto al enrollamiento de la cinta;

- las figuras 3 y 4 son visiones de perfil del sistema de suministro de la cinta para el enrollamiento según respectivamente una posición de rotación y una posición de parada del rodillo giratorio del sistema;

- las figuras 5 a 7 son variantes de realización de los medios de parada del rodillo giratorio del sistema de suministro de la cinta.

La figura 1 es una representación esquemática general del dispositivo 1 utilizado para el enrollamiento de una cinta de material compuesto 2 alrededor de un cuerpo hueco 3, por ejemplo un tubo extrusado en materia plástica.

El dispositivo 1 comporta un chasis 10 que aloja un motor y el sistema de sincronización de los diferentes movimientos a pilotar, no representados.

De este chasis sale un mandril 11 apto para ser puesto en rotación y cuya sección se expande por hinchamiento de manera que el tubo 3 resulte acoplado sobre él con un huelgo apretado. De este chasis 10 sale igualmente un árbol 12 cuya rotación asegura el desplazamiento de un conjunto de carro 13 en traslación paralelamente al mandril 11.

Este conjunto de carro 13 soporta un sistema o cabeza 4 de suministro y colocación de la cinta 2.

El conjunto de carro puede igualmente soportar un rodillo prensador 14 y un elemento calentador 15 (figura 2).El reglaje en altura del rodillo prensador y la presión de contacto representada por la flecha P están aseguradas por un gato neumático que no está representado. El elemento calentador, tal como un calentador radiante a gas está dispuesto enfrente del tubo, a una distancia de algunos centímetros.

La puesta en marcha del rodillo prensador 14 y del elemento calentador 15 se efectúa a continuación después de la colocación de la cinta, o bien una vez terminado el enrollamiento, de manera que se caliente localmente la superficie periférica exterior del tubo y se aplique sobre esta superficie exterior una presión para solidarizar plenamente la cinta 2 con el
tubo 3.

La cinta de material compuesto 2 está constituida por hilos de vidrio y de materia termoplástico. Se trata, por ejemplo, de hilos mezclados de vidrio y polipropileno comercializados bajo la denominación comercial Twintex® por la sociedad Saint-Gobain Verotrex. Esa cinta se fabrica, por ejemplo, a partir de bobinas de hilos tipo Twintex® según el procedimiento explicado en la solicitud de patente WO 00/24566 o en la solicitud EP 1 093 900 cuyas partes explicativas a este respecto se incorporan aquí por referencia.

Además, la cinta se fabrica, bien más arriba del dispositivo de enrollamiento en continuo para ser encaminada directamente al sistema de suministro y colocación 20 como se ilustra esquemáticamente en la figura 1 y se describe en la solicitud WO 00/24566, o bien se devana desde un soporte que comporta una bobina de cinta como la obtenida en la solicitud EP 1 093 900, y después se introduce en el sistema de suministro y colocación 20.

Según la figura 1, los hilos mezclados continuos 20 de vidrio y de materia termoplástica procedentes de las bobinas devanadas ilustradas esquemáticamente por el bloque 21 se ensamblan en primer lugar bajo la forma de tejido de hilos paralelos entre ellos. Este tejido pasa a través de un dispositivo de tensión 16 que le pone bajo tensión, después pasa al interior de un recinto calentador y a través de un sistema obstaculizante como el bloque esquemático 17 para mejorar la impregnación de la materia termoplástica en los filamentos de vidrio. El recinto calentador está constituido , por ejemplo, por uno o dos hornos del tipo de lámparas de infrarrojo. A la salida de este bloque 17, el tejido se ha transformado en cinta que desfila entonces a través de la cabeza de suministro y colocación.

Hay que observar que cuando la cinta se fabrica en continuo en el procedimiento de enrollamiento, pasa a través de uno o varios hornos del recinto calentador; estos hornos están ventajosamente configurados para girar según un ángulo de rotación similar al ángulo de inclinación de la cabeza de suministro y colocación 4 con relación al eje de deslizamiento de la cinta hasta la cabeza. Esta rotación de los hornos permite seguir la inclinación de la cinta de manera que no se cree tensión sobre los bordes exteriores de la cinta durante la rotación de la cabeza, y obtener un calentamiento uniforme de la cinta.

La cabeza de suministro y colocación 4 de la cinta 2 ilustrada sobre las figuras 3 y 4 comporta dos rodillos hacia arriba 40 y hacia abajo 41 sensiblemente superpuestos, siendo el rodillo de abajo sobre el que reposa la cinta y el más próximo al tubo. Son calentadores. El rodillo de arriba está bloqueado en rotación mientras que el de abajo está apto para girar.

Estos rodillos están soportados en sus extremidades por bridas 42 solidarias el cuerpo de la cabeza de suministro. El rodillo de abajo es apto para girar por la tracción y el arrastre de la cinta que pasa, cogida en sándwich entre los dos rodillos.

Son calentadores con ayuda de una resistencia calentadora no ilustrada, instalada en el cuerpo hueco de los rodillos. La temperatura de calentamiento y de regulación permite mantener la cinta a la salida de la cabeza de suministro a una temperatura superior de aproximadamente 20 a 50ºC por encima de la temperatura de fusión de la materia termoplástico que constituye el Twintex®.

Los rodillos 40 y 41 son ventajosamente cilíndricos y comprenden preferentemente rebordes de extremidad lateral 43 que son visibles en la figura 5. Estos rebordes están espaciados con una magnitud correspondiente al ancho de la cinta. Así, la cinta se mantiene en sus dimensiones cuando tiende notablemente a deslizarse hacia un borde del rodillo, por tanto contra un reborde, durante la rotación de la cabeza.

Los rebordes 43 son paralelos a las bridas 42, pero sin estar trabados por ellas, dejando un huelgo ligero 44 para asegurar la rotación al menos del rodillo 41.

El enrollamiento de la cinta alrededor del tubo se obtiene por inclinación adecuada de la cabeza y por desplazamiento según una pluralidad de idas y vueltas de aquella paralelamente al eje longitudinal del tubo. Al final de la carrera, es decir, en la extremidad del tubo, cuando conviene cambiar de dirección, es igualmente necesario efectuar una rotación o pivotamiento de la cabeza 20 según el buen ángulo para asegurar el enrollamiento helicoidal esperado. Según la invención, es en el momento de cambio del movimiento (sentido de traslación y/o de rotación) de la cabeza de suministro y colocación cuando el rodillo de abajo 41 se libera para girar. Están previstos medios adaptados de parada 5 para cooperar con el rodillo. Se activan para bloquear en rotación el rodillo o se desactivan para dejar libremente girar el rodillo, por medios neumáticos pilotados por control numérico. Cuando el cambio de movimiento se ha efectuado, es decir, la cabeza está de nuevo según el buen sentido de traslación deseado y según el buen ángulo de inclinación querido, el blocaje de la rotación del rodillo se efectúa activando los medios de parada.

En las figuras 3 y 4 se ilustra un ejemplo de medios de parada 5 que son igualmente visibles esquemáticamente en la figura 5. Se trata de medios mecánicos de cooperación mutua con el rodillo, del tipo elementos macho-hembra, que detienen instantáneamente el rodillo.

Se concibe así al menos un freno 50 accionado según el sentido de las flechas de las figuras 3 y 4 que comporta un saliente 50a que coopera con una muesca 41a prevista sobre el filo del reborde 43 del rodillo. Si el rodillo no lleva reborde, evidentemente estaría previsto sobre la superficie del cuerpo longitudinal del rodillo.

Como variante, el saliente del freno 50 podría atravesar una brida 42 de la cabeza y ser accionado para cooperar con una muesca situada sobre la cara de un reborde 43 del rodillo, frente a la brida.

Se entiende que el elemento hembra pertenece al freno 50 mientras que el rodillo está provisto en una de sus partes con el elemento macho.

En otro modo de realización, los medios de parada 5 son, por ejemplo, medios de fricción que frenan y detienen el rodillo. Según la presión ejercida por estos medios de fricción, la parada puede ser inmediata.

En la figura 6 se ilustra al menos una zapata 51 que es apta para apoyarse contra la superficie de rodillo 41, aquí más particularmente contra el filo de uno de los rebordes 43, para detener la rotación.

En la variante de la figura 7, los medios de fricción consisten en un dedo 52 dotado de un resalte 52a, estando destinado el dedo a ser introducido en la garganta formada por el huelgo 44 entre una brida 42 de la cabeza y el reborde adyacente 43 del rodillo 41, mientras que el resalte va a chocar contra el filo del reborde 43 para asegurar la parada de la rotación.

El procedimiento de enrollamiento de la cinta se va a describir ahora.

El cuerpo hueco se acopla alrededor del mandril 11 que está en rotación.

La cinta de material compuesto 2 se introduce en el sistema de suministro y colocación 4, pasa entre los dos rodillos 40 y 41 y se estira hasta el nivel del cuerpo hueco para ser puesta en contacto con él.

Estando el mandril en rotación, la cinta en contacto con el cuerpo hueco se arrastra entonces por tracción. Con el fin de enrollar la cinta a lo largo del cuerpo, el sistema 4 se pone en movimiento según una traslación paralela al cuerpo, estando el rodillo 41 bloqueado en rotación.

Cuando el sistema 4 llega a una extremidad del cuerpo, se le pilota para efectuar su traslación en sentido inverso, y eventualmente se le hace pivotar del ángulo deseado para enrollar la cinta según el ángulo correspondiente y querido con relación al eje del cuerpo. En este instante de cambio de los movimientos, se liberan los medios de parada 5 desactivándolos para asegurar la rotación del rodillo 41.

Al volver a tomar la traslación en el sentido deseado, y el pivotamiento del sistema 4,el rodillo 41 está de nuevo bloqueado en rotación al activar los medios de parada 5.

Las operaciones de blocaje y de liberación del rodillo se repiten en cada cambio de movimiento del sistema 4 hasta el fin del enrollamiento en cuyo momento se corta la cinta.

Una solidarización completa de la cinta con el cuerpo hueco y permitir una reducción de la tasa de vacío se realiza por aplicación del rodillo prensador 14 y del elemento calentador 15.

Después de enfriamiento del cuerpo hueco revestido de la cinta, se retira éste del mandril.

Claims (16)

1. Procedimiento de enrollamiento de una cinta de material compuesto (2) con base de vidrio y materia plástica alrededor de un cuerpo(3) por medio de un sistema de suministro y colocación (4) que comporta al menos un rodillo giratorio (41), y el procedimiento consiste en que el sistema de suministro y colocación (4) de la cinta efectúa movimientos de traslación y/o de pivotamiento, caracterizado porque el rodillo giratorio (41) se coloca en parada de rotación cuando el sistema de suministro y colocación (4) efectúa en continuo un movimiento de traslación, mientras que es liberado para rotación durante el cambio de dirección y/o de pivotamiento del sistema de suministro y colocación (4).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el rodillo se para según un frenado por fricción.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el rodillo se detiene según una parada por cooperación mutua de un elemento macho y de un elemento hembra, formando parte uno de los elementos del rodillo giratorio (41).

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el rodillo se detiene por parada inmediata.

5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la parada del rodillo está dirigida por medios neumáticos que están controlados por medios de control numérico.

6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la cinta (2) se mantiene a su salida del sistema de suministro a una temperatura de fusión al menos igual a la de la materia plástica de la cinta.

7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la cinta de material compuesto (2) comporta una pluralidad de hilos de vidrio y de materia termoplástico íntimamente entremezclados.

8. Dispositivo para la puesta en marcha de un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque comporta especialmente un sistema de suministro y de colocación (4) que comporta al menos un rodillo giratorio (41),y medios de parada (5) aptos para detener el rodillo giratorio.

9. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado porque los medios de parada (5) consisten en elementos (50a, 41a) de cooperación mutua con el rodillo giratorio del tipo macho-hembra, comportando el rodillo uno de los elementos macho o hembra.

10. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado porque los medios de parada (5) consisten en medios de fricción que cooperan con el rodillo.

11. Dispositivo según la reivindicación 10, caracterizado porque los medios de fricción consisten en al menos un elemento (51,52) que presenta una superficie destinada a situarse en apoyo contra una superficie del rodillo giratorio.

12. Dispositivo según una de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado porque el rodillo (41) comporta rebordes de extremidad (43) espaciados a lo ancho de la cinta.

13. Dispositivo según la reivindicación 12, caracterizado porque los medios de parada (5) cooperan con al menos una de los rebordes (43).

14. Dispositivo según una de las reivindicaciones 8 a 13, caracterizado porque el rodillo giratorio es calentador.

15. Dispositivo según una de las reivindicaciones 8 a 14, caracterizado porque comporta medios neumáticos que accionan los medios de parada (5).

16. Dispositivo según una de las reivindicaciones 8 a 15, caracterizado porque comporta otro rodillo (40) bloqueado en rotación, sensiblemente superpuesto al rodillo giratorio (41) y provisto de dos rebordes laterales, estando la cinta destinada a ser estirada entre los dos rodillos que constituyen así un sistema de conformación de la cinta en las dimensiones deseadas.