ES2290758T3 - Metodo de moldeo a alta presion para artefactos sanitarios y maquina que implementa tal metodo. - Google Patents
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Abstract
Método de moldeo a alta presión en una máquina (11) para fabricar artefactos sanitarios (14) que usa una mezcla cerámica o barbotina, la máquina (11) estando provista de uno o varios moldes (12) que se componen al menos de dos partes, el método comprendiendo las siguientes etapas: - cierre del molde (12); limpieza de los tubos (16, 18) con barbotina; llenado del molde (12) con barbotina; primera formación del espesor del artefacto sanitario (14) incrementando la presión por medio de un dispositivo de presurización (20); segunda formación del espesor del artefacto sanitario (14) a una presión constante aplicada por el dispositivo de presurización (20); retiro de la barbotina en exceso no solidificada fuera del molde (12); consolidación del artefacto sanitario (14) inyectando aire comprimido dentro del molde (12); descompresión del molde (12) hasta que la presión dentro del molde es substancialmente igual a la presión atmosférica; apertura del molde (12); desmoldeo del artefacto sanitario (14) formado de esta manera; el método estando caracterizado por el hecho que las etapas de segunda formación del espesor del artefacto (14), retiro del exceso de barbotina llevándola fuera del molde (12) y consolidación del artefacto (14) se producen a una presión constante igual en valor a la máxima presión de la segunda etapa de formación del espesor.
Description
Método de moldeo a alta presión para artefactos
sanitarios y máquina que implementa tal método.
La presente invención se refiere a un método
para el moldeo de artefactos sanitarios a alta presión.
Más en particular, la presente invención se
refiere a mejoras del método usado en la actualidad para el moldeado
de artefactos sanitarios bajo alta presión usando moldes de resina
porosa que se componen de dos o más partes.
La presente invención, además, se refiere a una
máquina de moldeo a alta presión para producir artefactos
sanitarios. Comparada con la técnica conocida, la máquina presenta
una determinada cantidad de modificaciones que la hace adecuada
para poner en acto el método según la presente invención.
El documento US-5.083.911
describe un método de moldeo a alta presión para fabricar artefactos
sanitarios.
El diagrama de la figura 1 muestra un ejemplo
típico de un gráfico tiempo/presión de un molde para moldeo a
presión. Más exactamente, el método según la técnica conocida
comprende las etapas descritas a continuación.
Las partes del molde, o moldes en el caso de una
máquina con dos o más moldes, se cierran y sujetan entre sí.
Dicho de otro modo, hay una etapa de cierre del
molde: la forma de realización de esta etapa y el tiempo necesario
para llevarla a cabo dependen del tipo de instalación (banco de
moldeo) y de la cantidad de moldes instalados.
Durante esta etapa, la presión no varía y, por
ende, queda a nivel de la presión atmosférica.
A la etapa de cierre del molde le sigue una
etapa de limpieza del tubo de suministro que desemboca en el molde
con una nueva mezcla cerámica. Esta mezcla de aquí en adelante se
denominará "barbotina".
La barbotina es obligada a circular dentro del
tubo principal de suministro de manera de quitar todas las
impurezas que pudiera haber y poner en condiciones al mismo tubo
antes de llenar el molde con barbotina.
Luego se cierra la válvula de descarga y se
llena el molde con nueva barbotina. Al mismo tiempo la barbotina
también entra dentro de un dispositivo de presurización conectado al
tubo de suministro de la barbotina.
Durante esta etapa hay un incremento de presión
representado por la primera sección (1-1a) en el
gráfico tiempo/presión.
A lo anterior le sigue una primera etapa de
formación del espesor del artefacto sanitario. En esta etapa las
paredes del artefacto desarrollan un espesor a medida que la presión
aumenta hasta un nivel predeterminado y por un lapso de tiempo que
corresponde a la sección 1a-2 del gráfico de la
figura 1.
La presión aplicada a la barbotina por el
dispositivo de presurización obliga al agua que está dentro de la
barbotina a salir a través de los poros del molde y ser drenada a
través de apropiados canales de paso formados en el molde. Esos
canales de paso pueden estar conectados a una fuente de depresión de
manera de facilitar el drenaje del agua fuera del molde debido al
efecto de aspiración.
Lo anterior crea una capa de material cerámico
que se deposita y se adhiere a las paredes internas del molde para
empezar la formación de la forma del artefacto sanitario.
A lo anterior le sigue una segunda etapa de
formación del espesor del artefacto sanitario a una presión
constante por un lapso de tiempo que corresponde a la sección
2-3 del gráfico de la figura 1.
Cuando el material cerámico ha formado un
estrato de un espesor predeterminado dentro del molde, el
dispositivo de presurización se desactiva, esta etapa corresponde a
la sección 3-4 del gráfico de la figura 1.
Posteriormente, se abre la válvula de descarga y
también se abre una válvula de aire comprimido de manera de soplar
un chorro de aire comprimido a través del artefacto de manera de
hacer que salga la barbotina en exceso a través de un tubo de
drenaje.
Esta etapa está representada por las secciones
4-5-6-7 en el
gráfico de la figura 1, las cuales muestran un incremento
intermedio de la presión causado por la contrapresión creada por la
descarga de la barbotina en exceso.
Luego, como se ha publicado también en el
documento US 5.741.388, una vez descargada toda la barbotina en
exceso, se cierra la válvula de descarga y se inyecta el aire
comprimido de manera de volver a presurizar el artefacto.
Luego hay una primera etapa de consolidación del
espesor del artefacto sanitario incrementando la presión del aire
comprimido por un lapso de tiempo correspondiente a la sección
7-8 del gráfico de la figura 1.
A lo anterior le sigue una segunda etapa de
consolidación del espesor del artefacto sanitario por inyección de
aire comprimido a presión constante por un lapso de tiempo
correspondiente a la sección 8-9 del gráfico de la
figura 1.
El artefacto, luego, es sometido a una etapa de
descompresión: se deja que la presión del aire baje del valor
máximo de consolidación a un valor substancialmente igual a la
presión atmosférica, correspondiente a la sección
9-10 del gráfico de la figura 1.
Las últimas etapas del proceso son la apertura
del molde - o de los moldes en el caso de una máquina con dos o más
moldes - y el desmoldeo del artefacto situado en su interior.
Los tiempos y métodos de ejecución de las etapas
de apertura y desmoldeo dependen del tipo de instalación (banco de
moldeo) y de la cantidad de moldes instalados, al igual que para la
etapa de cierre al inicio del método de moldeo descrito en este
documento.
El método de moldeo según la técnica conocida
incluye varias etapas en las cuales el artefacto sanitario es
sometido a variaciones repentinas de presión en las cuales se
incrementa y disminuye la presión. La pulsación provocada por esos
cambios de presión sobre el molde y el artefacto que se está
formando puede conducir a problemas.
La eficiencia del molde de resina puede ser
gravemente reducida principalmente debido a fisuras del mismo molde
o a obturación de los poros abiertos que controlan el proceso de
filtración.
La solicitación continua provocada por la
pulsación de la presión conduce así a un daño no solo para los
mismos moldes sino también para los artefactos moldeados en los
moldes.
Otra desventaja relacionada directamente con la
solicitación sobre los artefactos sanitarios es la restricción que
impone en el diseño de los mismos artefactos, es decir en su
geometría y forma (espesor, radio de curvatura, canales de paso de
un espesor libre a uno restringido).
Además, la máxima presión de moldeo no puede
superar ciertos límites para impedir la creación de solicitaciones
exageradas y ciclos que exigen mucha fatiga para moldes y artefactos
sanitarios.
Esto además significa que no es posible seguir
incrementando la velocidad de moldeo y que, por ende, la
productividad de la máquina de moldeo sigue siendo relativamente
baja.
Un objetivo de la presente invención es el de
proporcionar un método de moldeo a alta presión mejorado para
producir artefactos sanitarios que permita reducir o eliminar la
pulsación de la presión sobre los moldes y los artefactos
sanitarios.
Otro objetivo de la presente invención es el de
proporcionar un método de moldeo a alta presión para producir
artefactos sanitarios que permita reducir los tiempos de
producción.
En conformidad con dos aspectos del mismo, la
presente invención proporciona un método de moldeo a alta presión
para producir artefactos sanitarios según está definido en las
reivindicaciones 1 y 2.
Otro objetivo de la presente invención es el de
proporcionar una máquina de moldeo a presión mejorada para producir
artefactos sanitarios en la cual la pulsación de la presión durante
los ciclos de moldeo se ha eliminado en su totalidad o se ha
amortiguado de manera considerable.
En conformidad con otro aspecto del mismo, la
presente invención proporciona una máquina de moldeo a presión para
producir artefactos sanitarios según está definido en la
reivindicación 6.
Las reivindicaciones dependientes describen
realizaciones preferidas y ventajosas de la presente invención.
Ahora se describirán las realizaciones
preferidas de la presente invención, sin por ello restringir el
alcance del concepto inventivo, haciendo referencia a los dibujos
anexos, en los cuales:
- la figura 1 es un gráfico que representa la
presión en función del tiempo dentro de un molde de una máquina de
moldeo a alta presión según la técnica conocida;
- la figura 2 es una vista esquemática de una
máquina de moldeo a alta presión según la presente invención;
- la figura 3 es un gráfico que representa la
presión en función del tiempo dentro de un molde de una máquina de
moldeo a alta presión durante un ciclo de moldeo según la técnica
conocida comparado con dos ciclos diferentes de moldeo en
conformidad con la presente invención; y
- la figura 4 es una vista en corte transversal
de una parte la máquina de moldeo a alta presión en conformidad con
la presente invención.
Con referencia a los dibujos anexos, la máquina
de moldeo a alta presión (11) en conformidad con la presente
invención comprende un molde (12) que se compone de al menos dos
partes. El molde (12) presenta una cavidad (13) dentro de la cual
se forma el artefacto sanitario (14).
En el ejemplo ilustrado, la máquina tiene un
único molde pero queda sobreentendido que la presente invención se
puede aplicar a máquinas con varios moldes sin tener que cambiar de
manera significativa el método o la máquina de moldeo.
La cavidad (13) dentro del molde (12) está
conectada a través de un primer tubo (15) a una fuente de aire
comprimido (no exhibida en las figuras) y a través de un segundo
tubo (16) a una fuente de barbotina (17). A través de una rama (18)
del segundo tubo (16) se puede encanalar el exceso de barbotina
hacia un dispositivo de descarga (19) descrito más adelante con
mayor nivel de detalles.
El tubo (16) está conectado también a un
dispositivo de presurización (20) conectado a través de un tercer
tubo (21) a una fuente de presión (no exhibida en las figuras).
De manera conocida, el dispositivo de
presurización (20) aplica presión a la cavidad (13) situada dentro
del molde (12).
El dispositivo de descarga (19) comprende una
primera válvula de apertura total (22) y una segunda válvula
calibrada (23), cada válvula (22 y 23) estando conectada a un
respectivo tanque.
En la figura 4 está exhibida la estructura de la
válvula calibrada (23), la cual comprende una compuerta (24) movida
de manera tradicional que pone la entrada de la válvula (23),
conectada a la rama (18), en comunicación con un tubo calibrado
(25).
Más exactamente, el tubo (25) tiene un tramo de
longitud "L" cuyo diámetro es "D" de manera de ofrecer una
resistencia constante predeterminada al paso de la barbotina.
Preferentemente, el tubo (25) se puede reemplazar y está hecho de
material elastomérico de manera de resistir mejor al desgaste debido
al paso de la barbotina.
En particular, la estructura de la válvula (23)
permite mantener la presión dentro de la cavidad (13) a un nivel
por encima de la presión atmosférica. La presión que se puede
obtener es una función de la presión que hay dentro de la cavidad
(13) y de las dimensiones "L" y "D" del tubo (25).
Como se muestra en la figura 2, la máquina (11)
incluye válvulas de retención (26, 27) para interrumpir el flujo de
aire comprimido, y una serie de válvulas (28, 29 y 30) en los tubos
a través de los cuales pasa la barbotina. Además, el molde (12) y
el dispositivo de presurización (20) están provistos de respectivos
manómetros (31 y 32).
Las válvulas de retención para aire comprimido
(26 y 27) y las válvulas (28, 29 y 30) en el tubo para barbotina,
los manómetros (31 y 32) y, en particular, el dispositivo de
descarga (19), en el cual está incluida la primera válvula de
apertura total (22) y la segunda válvula calibrada (23), están
conectados a una unidad (33) que controla el ciclo de producción
del artefacto sanitario.
La estructura de la válvula (23) y las
modalidades operativas controladas por la unidad de control (33)
permiten que el ciclo de producción se lleve a cabo sin variar la
presión entre dos etapas sucesivas.
En la figura 3 se han representado dos
realizaciones del método de moldeo a alta presión según la presente
invención, comparados con un ciclo en conformidad con un método de
la técnica conocida, representado en la figura 1.
Los nuevos ciclos según la presente invención
difieren por la forma de llevar a cabo las etapas de retiro y
consolidación.
En el ciclo de la técnica conocida, la etapa de
formación del espesor es seguida por una etapa de descompresión de
la máquina hasta un valor de presión que es casi el mismo que la
presión a la cual se lleva a cabo la siguiente etapa de retiro
(2-3 bares). La diferencia de presión es
aproximadamente el 70-80% del valor de la máxima
presión de moldeo.
Durante la etapa de retiro, la máquina sufre
otras variaciones (incremento y disminución) de presión.
Al final de la etapa de retiro, que normalmente
produce una caída de presión hasta valores próximos a cero, la
máquina vuelve a presurizar los moldes de manera que se pueda
realizar la etapa de consolidación.
Después de la consolidación, los moldes se
descomprimen totalmente antes de la apertura de los mismos
moldes.
En la primera realización del método según la
presente invención (ciclo tipo "A"), la máquina se mantiene a
una presión que es substancialmente la misma que la máxima presión
de moldeo (12-13 bares) incluso durante las etapas
de retiro y consolidación. Esto es posible gracias al uso del nuevo
tipo de válvula calibrada (23) que impide la caída de la presión
dentro de la cavidad (13) del molde (12) permitiendo al mismo tiempo
el drenaje de la barbotina en exceso.
La descompresión total del sistema se logra sólo
apenas antes de la apertura de los moldes.
En la segunda realización (ciclo tipo "B"),
hay una pequeña caída de presión al final de la etapa de formación
del espesor.
Sin embargo, la presión decrece hasta una
magnitud mucho menor que el del ciclo de la técnica conocida y,
además, se mantiene a un nivel constante durante las etapas de
retiro y consolidación hasta apenas antes de la apertura de los
moldes.
Más adelante hay dos tablas que muestran un
ejemplo de un ciclo de moldeo del tipo conocido y un ejemplo de un
nuevo ciclo de moldeo en conformidad con la presente invención.
Los intervalos de tiempo y de presión para las
diferentes etapas de cada ciclo esencialmente dependen de las
siguientes características: tipo de banco de moldeo que se usa, tipo
de artefacto sanitario a producir, cantidad de moldes instalados y
propiedades tecnológicas de la barbotina que se utiliza.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Las etapas indicadas en letras cursivas en las
tablas son las etapas que han sido modificadas pasando del ciclo de
moldeo de la técnica conocida al nuevo ciclo de moldeo.
La presente invención aporta ventajas
importantes, a saber:
a) Ciclo de moldeo más corto. La reducción del
tiempo se puede estimar en aproximadamente 1-4
minutos (con respecto a las máquinas de moldeo existentes) en
función del tipo de banco de moldeo y barbotina usada y del tipo de
artefacto a realizar. Expresada en porcentaje, la reducción del
tiempo de ciclo es del 10-20%. Como se sabe, el
tiempo del ciclo es inversamente proporcional a la productividad de
la máquina de moldeo, lo cual significa que el nuevo ciclo, en
conformidad con la presente invención, aumenta la productividad de
la máquina de moldeo.
b) Vida útil del molde más larga. La eficiencia
del molde de resina se puede ver notablemente reducida
principalmente debido a fisuras del mismo molde o a obturación de
los poros abiertos que controlan el proceso de filtración. El nuevo
método de moldeo reduce notablemente la pulsación de la presión a la
cual, durante el trabajo, el molde se ve sometido. Ello se traduce
en una disminución del esfuerzo mecánico provocado por la continua
compresión y tracción, reduciendo así los daños provocados al molde
de resina.
c) Menor esfuerzo tensional sobre el artefacto
sanitario durante el ciclo de moldeo. Por la misma razón, los
artefactos sanitarios semiterminados son sometidos a menor esfuerzo
tensional, reduciendo así la cantidad de artefactos a rechazar.
d) Una consecuencia directa del punto anterior
es el mayor grado de libertad para diseñar el artefacto sanitario.
Se sabe que el moldeo por presión provoca que el artefacto sanitario
acumule tensión, que se debe tener en cuenta cuando se diseña el
artefacto sanitario y que impone notables restricciones sobre la
forma geométrica y la forma del artefacto diseñado (espesor, radio
de curvatura, pasaje de espesor libre a restringido).
e) La reducida creación de tensión en el
artefacto que se está realizando significa que los diseñadores
tienen mayor libertad para concentrarse sobre la geometría y el
aspecto del artefacto sanitario que están diseñando.
f) La ventaja del punto c) también permite
aumentar la máxima presión de moldeo a usar para la producción de
artefactos sanitarios, actualmente restringida en aproximadamente 12
- 13 bares. Esto reduce el tiempo de ciclo y, por ende, incrementa
la productividad de la máquina de moldeo.
La invención tal como se ha descrito arriba
puede sufrir modificaciones y adaptaciones de distinto tipo sin por
ello apartarse del alcance del concepto inventivo según está
definido en las reivindicaciones.
Asimismo, todos los detalles de la presente
invención pueden ser reemplazados por elementos técnicamente
equivalentes.
- 0-10
- Puntos en el gráfico tiempo/presión
- 11
- Máquina de moldeo a alta presión
- 12
- Molde
- 13
- Cavidad del molde
- 14
- Artefacto sanitario
- 15
- Primer tubo de aire comprimido
- 16
- Segundo tubo para barbotina
- 17
- Fuente de barbotina
- 18
- Rama del segundo tubo (16)
- 19
- Dispositivo de descarga
- 20
- Dispositivo de presurización
- 21
- Tercer tubo de aire comprimido
- 22
- Válvula de apertura total
- 23
- Válvula calibrada
- 24
- Compuerta
- 25
- Tubo calibrado
- 26, 27
- Válvulas de retención de aire comprimido
- 28-30
- Válvulas en tubo para barbotina
- 31-32
- Manómetros
- 33
- Unidad de control.
Claims (9)
1. Método de moldeo a alta presión en una
máquina (11) para fabricar artefactos sanitarios (14) que usa una
mezcla cerámica o barbotina, la máquina (11) estando provista de uno
o varios moldes (12) que se componen al menos de dos partes, el
método comprendiendo las siguientes etapas:
- cierre del molde (12); limpieza de los tubos
(16, 18) con barbotina; llenado del molde (12) con barbotina;
primera formación del espesor del artefacto sanitario (14)
incrementando la presión por medio de un dispositivo de
presurización (20); segunda formación del espesor del artefacto
sanitario (14) a una presión constante aplicada por el dispositivo
de presurización (20); retiro de la barbotina en exceso no
solidificada fuera del molde (12); consolidación del artefacto
sanitario (14) inyectando aire comprimido dentro del molde (12);
descompresión del molde (12) hasta que la presión dentro del molde
es substancialmente igual a la presión atmosférica; apertura del
molde (12); desmoldeo del artefacto sanitario (14) formado de esta
manera; el método estando caracterizado por el hecho que las
etapas de segunda formación del espesor del artefacto (14), retiro
del exceso de barbotina llevándola fuera del molde (12) y
consolidación del artefacto (14) se producen a una presión
constante igual en valor a la máxima presión de la segunda etapa de
formación del espesor.
2. Método de moldeo a alta presión en una
máquina (11) para fabricar artefactos (14) sanitarios usando una
mezcla cerámica o barbotina, la máquina (11) estando provista de uno
o varios moldes (12) que se componen al menos de dos partes, el
método comprendiendo las siguientes etapas: cierre del molde (12);
limpieza de los tubos (16, 18) con barbotina; llenado del molde
(12) con barbotina; primera formación del espesor del artefacto
sanitario (14) incrementando la presión por medio de un dispositivo
de presurización (20); segunda formación del espesor del artefacto
sanitario (14) a una presión constante aplicada por el dispositivo
de presurización (20); retiro de la barbotina en exceso no
solidificada llevándola fuera del molde (12); consolidación del
artefacto sanitario (14) inyectando aire comprimido dentro del molde
(12); descompresión del molde (12) hasta que la presión dentro del
molde sea substancialmente igual a la presión atmosférica; apertura
del molde (12); desmoldeo del artefacto sanitario (14) formado de
esta manera; la etapa de retiro y la etapa de consolidación del
artefacto (14) llevándose a cabo a una presión por debajo de la
presión que se usa en la etapa de la segunda formación del espesor,
el método estando caracterizado por el hecho que la presión
entre la segunda etapa de formación del espesor y la etapa de
consolidación es disminuida directamente, sin etapas intermedias,
hasta valores menores por debajo de la presión usada para la etapa
de consolidación del artefacto sanitario (14).
3. Método de moldeo según la reivindicación 1 o
2, caracterizado por el hecho que el máximo valor de presión
de la etapa de segunda formación del espesor del artefacto sanitario
(14) está comprendido entre 12 Bares y 35 Bares.
4. Método de moldeo según la reivindicación 2,
caracterizado por el hecho que el máximo valor de presión de
la etapa de retiro y de la etapa de consolidación del artefacto
sanitario (14) es igual al 75% de la máxima presión de la segunda
etapa de formación del espesor del artefacto sanitario (14).
5. Método de moldeo según la reivindicación 2,
caracterizado por el hecho que el máximo valor de presión de
la etapa de retiro y de la etapa de consolidación del artefacto
sanitario (14) está comprendido entre 9 Bares y 27 Bares.
6. Máquina de moldeo a alta presión (11) para
fabricar artefactos sanitarios (14), que comprende al menos un
molde (12) que se compone al menos de dos partes: el molde (12)
teniendo una cavidad (13) dentro de la cual se forma un artefacto
sanitario (14), la cavidad (13) estando conectada a través de un
primer tubo (15) a una fuente de aire comprimido y a través de un
segundo tubo (16) a una fuente de barbotina (17), el segundo tubo
(16) estando conectado a un dispositivo de descarga (19) y a un
dispositivo de presurización (20), la máquina comprendiendo además
una primera válvula de apertura total (22), la máquina estando
caracterizada por el hecho que el dispositivo (19) comprende
una segunda válvula calibrada (23) que ofrece una resistencia
constante predeterminada al paso de la barbotina.
7. Máquina de moldeo (11) según la
reivindicación 6, caracterizada por el hecho que la segunda
válvula calibrada (23) comprende un tubo (25) con un tramo de
longitud "L" cuyo diámetro es "D" que ofrece una
resistencia constante predeterminada al paso de la barbotina.
8. Máquina de moldeo (11) según la
reivindicación 7, caracterizada por el hecho que la relación
(L/D) entre la longitud "L" y el diámetro "D" del tubo
(25) está comprendida entre 10 y 20.
9. Máquina de moldeo (11) según una cualquiera
de las precedentes reivindicaciones de 6 a 8, caracterizada
por el hecho que la válvula (23) comprende un tubo (25) reemplazable
hecho de material elastomérico.
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