ES2297293T3 - Conjunto tubular que tiene un tapon interior. - Google Patents

Conjunto tubular que tiene un tapon interior. Download PDF

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ES2297293T3 ES04006754T ES04006754T ES2297293T3 ES 2297293 T3 ES2297293 T3 ES 2297293T3 ES 04006754 T ES04006754 T ES 04006754T ES 04006754 T ES04006754 T ES 04006754T ES 2297293 T3 ES2297293 T3 ES 2297293T3
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tubes
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Olaf J. Zoellner
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Lanxess Corp
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Abstract

Un conjunto (3) tubular que comprende: (a) un primer tubo (12) que tiene una pluralidad de perforaciones (15) que tienen bordes (18); (b) un segundo tubo (21) que tiene una pluralidad de perforaciones (24) que tienen bordes (27), encontrándose una parte de dicho segundo tubo dentro de una parte de dicho primer tubo, y estando alineadas al menos algunas de dichas perforaciones de dichos tubos primero y segundo y definiendo conjuntamente perforaciones alineadas que tienen bordes; y (c) un tapón (42) que se encuentra dentro de al menos una parte de dicho segundo tubo, teniendo dicho tapón una superficie (48) exterior, teniendo dicha superficie exterior cavidades (45) en la misma, estando alineadas al menos algunas de dichas cavidades con dichas perforaciones alineadas de dichos tubos primero y segundo, en el que dicho conjunto tubular se prepara mediante un proceso que comprende moldear material plástico a través de al menos algunas de dichas perforaciones alineadas de dichos tubos primero y segundo y al interior de dichas cavidades alineadas dentro de dicho tapón, incrustándose los bordes de dichas perforaciones alineadas en el material plástico que se extiende a través de las mismas, acoplando de este modo dicho primer tubo, dicho segundo tubo y dicho tapón de manera fija entre sí.

Description

Conjunto tubular que tiene un tapón interior.
La presente invención se refiere a un conjunto tubular que incluye un tapón interior. El tapón interior (por ejemplo, un tapón macizo de material termoplástico) se encuentra dentro de al menos una parte de un segundo tubo, una de cuyas partes se encuentra dentro de un primer tubo. Cada uno de los tubos primero y segundo tiene perforaciones que están alineadas. La superficie exterior del tapón incluye cavidades, estando alineadas al menos algunas de ellas con las perforaciones alineadas de los tubos primero y segundo. A través de las perforaciones alineadas de los tubos primero y segundo se inyecta material plástico (por ejemplo material termoplástico) al interior de las cavidades alineadas del tapón. El material termoplástico inyectado rellena al menos parcialmente las cavidades alineadas, e incrusta los bordes de las perforaciones alineadas en las mismas, acoplando de este modo el primer tubo, el segundo tubo y el tapón de manera fija entre sí.
En las estructuras de soporte se utilizan con frecuencia bastidores tubulares con el fin de proporcionar una combinación de propiedades físicas deseables, tales como rigidez y estabilidad, con una reducción en peso, con respecto a estructuras de soporte macizas o más macizas. Las estructuras de soporte que utilizan bastidores tubulares incluyen, por ejemplo, asientos (por ejemplo, asientos de aviones y automóviles), sillas de ruedas, bastidores espaciales de aviones y automóviles, y bastidores de motocicletas y bicicletas.
Los bastidores tubulares incluyen normalmente una pluralidad de elementos tubulares que están ensamblados entre sí a través de medios que incluyen, por ejemplo, soldadura a alta temperatura, soldadura fuerte, soldadura blanda, engarce, encolado, y/o atornillado de los extremos de los elementos tubulares entre sí. Además, pueden utilizarse elementos de sujeción, tales como remaches, para unir los extremos de los elementos tubulares entre sí. El punto más débil de un bastidor tubular es normalmente el punto en el que los extremos de los elementos tubulares están conectados entre sí. En caso de colocarse bajo carga (por ejemplo una carga cíclica): las soldaduras a alta temperatura, soldaduras fuertes y puntos de soldadura pueden agrietarse; los extremos de tubo engarzados y atornillados pueden separarse; y los adhesivos y elementos de sujeción pueden fallar, por ejemplo agrietarse o romperse.
Sería deseable desarrollar conjuntos tubulares para proporcionar una combinación de propiedades físicas deseables, tales como robustez y rigidez, con un peso ligero. Además, sería deseable que tales conjuntos tubulares desarrollados recientemente tuvieran puntos de conexión tubulares que tuvieran una resistencia mejorada frente a fallos bajo carga.
La patente estadounidense número 4,541,649 da a conocer una conexión entre al menos un primer tubo y un segundo tubo de un cuadro de una bicicleta. El primer tubo de la conexión de la patente '649 tiene un final acampanado que está enganchado con la superficie exterior del segundo tubo. Una carcasa de plástico de una sola pieza moldeada por inyección rodea completamente la parte de extremo del primer tubo y rodea completamente una parte circunferencial de la superficie exterior del segundo tubo en la zona del enganche del final acampanado del primer tubo con el segundo tubo.
Las patentes estadounidenses número 5,797,613 y 5,865,456 dan a conocer una unión flexible para el bastidor de un vehículo (por ejemplo el bastidor de una bicicleta). La unión flexible incluye un elemento flexible de material duradero (por ejemplo, una placa de metal), un revestimiento que rodea el elemento flexible (por ejemplo, de nylon) y orificios a través de los extremos de la unión flexible. Los extremos de la unión flexible de la patente '613/'456 se dan a conocer insertados dentro de un extremo de bastidor circular que tiene aberturas (por ejemplo, aberturas 119). Se dan a conocer pasadores de hombro insertados en los orificios de la unión flexible a través de las aberturas en los extremos de bastidor circular.
La patente estadounidense número 5,937,496 da a conocer elementos de conexión de plástico (que tienen rebajes) para bastidores tubulares. Los elementos de conexión de plástico de la patente '496 están insertados dentro de un extremo hueco de un elemento tubular, y el elemento tubular está deformado con respecto a los rebajes del elemento de conexión de plástico, formando de este modo un ajuste fuerte entre los mismos.
La patente estadounidense número 5,404,630 da a conocer un método para unir un tubo de bastidor a un casquillo. El método de la patente '630 incluye: formar orificios de paso en el casquillo; insertar un tubo de bastidor en el casquillo; deformar el tubo de bastidor de manera que se forman salientes hacia fuera desde el mismo que se enganchan con los orificios de paso en el casquillo; colocar un tubo de refuerzo dentro del tubo de bastidor; y deformar el tubo de refuerzo de manera que se forman salientes hacia fuera desde el mismo que se enganchan con la pared interior del tubo de bastidor.
Por el documento FR-A-1 403 307 se conoce una conexión de elementos tubulares obtenidos mediante moldeo de material plástico a través de perforaciones alineadas en sus paredes, mientras que el extremo de uno de ellos se inserta en el extremo del otro.
Según la presente invención se proporciona un conjunto tubular que comprende:
(a)
un primer tubo que tiene una pluralidad de perforaciones que tienen bordes;
(b)
un segundo tubo que tiene una pluralidad de perforaciones que tienen bordes, encontrándose una parte de dicho segundo tubo dentro de una parte de dicho primer tubo, y estando alineadas al menos algunas de dichas perforaciones de dichos tubos primero y segundo y definiendo conjuntamente perforaciones alineadas que tienen bordes; y
(c)
un tapón que se encuentra dentro de al menos una parte de dicho segundo tubo, teniendo dicho tapón una superficie exterior, teniendo dicha superficie exterior cavidades en la misma, estando alineadas al menos algunas de dichas cavidades con dichas perforaciones alineadas de dichos tubos primero y segundo,
en el que dicho conjunto tubular se prepara mediante un proceso que comprende moldear material plástico a través de al menos algunas de dichas perforaciones alineadas de dichos tubos primero y segundo y al interior de dichas cavidades alineadas dentro de dicho tapón, incrustándose los bordes de dichas perforaciones alineadas en el material plástico que se extiende a través de las mismas, acoplando de este modo dicho primer tubo, dicho segundo tubo y dicho tapón de manera fija entre sí.
Los rasgos que caracterizan la presente invención están señalados particularmente en las reivindicaciones, que se adjuntan y forman parte de esta divulgación. Estos y otros rasgos de la invención, sus ventajas operativas y los objetos específicos obtenidos por su uso se entenderán más completamente a partir de la siguiente descripción detallada y los dibujos adjuntos.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista en sección representativa de un conjunto tubular según la presente invención;
la figura 2 es una vista en sección en perspectiva representativa de un conjunto tubular según la presente invención;
la figura 3 es una vista en sección en perspectiva representativa de un conjunto tubular según la presente invención en la que una parte del exterior del primer tubo está encajada en plástico moldeado que es continuo con el material plástico inyectado al interior de las cavidades del tapón;
la figura 4 es una vista en sección representativa de un conjunto tubular según la presente invención en la que las perforaciones alineadas de los tubos primero y segundo tienen partes de borde deformadas;
la figura 5 es una vista en sección representativa de un conjunto tubular según la presente invención que tiene un espacio anular entre los tubos primero y segundo que está relleno con material plástico inyectado que es continuo con el material plástico inyectado a través de las perforaciones alineadas de los tubos y al interior de las cavidades del tapón;
la figura 6 es una vista en perspectiva representativa de un conjunto tubular según la presente invención en la que un corte parcial a través de los tubos primero y segundo deja ver una ranura anular en la superficie exterior del tapón; y
la figura 7 es una vista en sección representativa de un conjunto tubular según la presente invención en la que el tapón tiene un conducto a través del mismo que proporciona una comunicación de fluidos entre los dos extremos del tapón.
En las figuras 1 a 7, los caracteres y números de referencia similares designan los mismos componentes y rasgos estructurales.
Descripción detallada de la invención
Ahora, con referencia a la figura 1 de las figuras de los dibujos, se muestra una vista en sección representativa de un conjunto 3 tubular según la presente invención. Más particularmente, la figura 1 representa una región 1 con solape del conjunto 3 tubular. El conjunto 3 tubular incluye un primer tubo 12 (o exterior) que tiene perforaciones 15. Cada perforación 15 tiene bordes 18. El conjunto 3 tubular también incluye un segundo tubo 21 (o interior) que tiene perforaciones 24, cada una de las cuales tiene bordes 27. Una parte del segundo tubo 21 se encuentra dentro de una parte del primer tubo 12.
Una parte de las superficies 30 exteriores del segundo tubo 21 están en contacto con las superficies 33 interiores del primer tubo 12. En una realización de la presente invención, sólo una parte de la superficie 30 exterior del segundo tubo 21 está en contacto con la superficie 33 interior del primer tubo 12, en la región 1 de solape de los dos tubos (no mostrada). Un contacto parcial de este tipo entre los tubos puede conseguirse, por ejemplo, por medio de partes relevadas (tales como rebordes o resaltos) sobre la superficie 30 exterior del segundo tubo 21 que están en contacto con la superficie 33 interior del primer tubo 12 (no mostrada). De manera alternativa, o además de partes elevadas sobre la superficie 30 exterior del segundo tubo 21, la superficie 33 interior del primer tubo 12 puede tener partes elevadas (tales como rebordes o resaltos) que están en contacto con la superficie 30 exterior del segundo tubo 21 (no mostra-
da).
El primer tubo 12, y el segundo tubo 21 pueden seleccionarse cada uno independientemente de, por ejemplo, tubos sustancialmente cilíndricos, tubos sustancialmente elípticos, tubos poligonales (por ejemplo, tubos cuadrados, tubos rectangulares, tubos pentagonales, tubos hexagonales, tubos heptagonales, tubos octogonales, etc.) y combinaciones de los mismos (por ejemplo, tubos que tengan partes terminales sustancialmente cilíndricas conectadas por medio de una sección tubular poligonal). Preferiblemente, el primer tubo 12 y el segundo tubo 21 se seleccionan cada uno de tubos sustancialmente cilíndricos. Más preferiblemente, la región de conexión de solape de los tubos primero 12 y segundo 21 está constituida por partes de tubo primero y segundo sustancialmente cilíndricas.
Las perforaciones 15 del primer tubo 12 están alineadas con perforaciones 24 del segundo tubo 21, y conjuntamente definen perforaciones 36 alineadas teniendo cada una bordes 39. Un tapón 42 se encuentra dentro de una parte del segundo tubo 21. Las superficies 48 exteriores del tapón 42 incluyen cavidades 45, estando alineadas al menos algunas de ellas con perforaciones 36 alineadas del primer tubo 12 y el segundo tubo 21.
Tal como se usa en la presente memoria descriptiva y en las reivindicaciones, el término "alineadas" cuando se usa con respecto a las perforaciones alineadas (por ejemplo, perforaciones 36 alineadas) pretende incluir perforaciones parcialmente alineadas y perforaciones sustancialmente alineadas (por ejemplo, aquellas perforaciones que están sustancialmente alineadas de manera coaxial). Además, tal como se usa en la presente memoria descriptiva y en las reivindicaciones, el término "alineadas" cuando se usa con respecto a las cavidades que están alineadas con las perforaciones alineadas de los tubos primero y segundo (por ejemplo, cavidades 45 alineadas) pretende incluir aquellas cavidades que están parcialmente alineadas con las perforaciones alineadas y aquellas que están sustancialmente alineadas con las perforaciones alineadas (por ejemplo, aquellas perforaciones que están sustancialmente alineadas de manera coaxial con las perforaciones alineadas).
Las cavidades 45 del tapón 42 son normalmente de (o tienen) dimensiones más grandes (por ejemplo, dimensiones de sección transversal) que las dimensiones de las perforaciones 39 alineadas (y en consecuencia, las perforaciones 39 alineadas son de una dimensión más pequeña que las cavidades 45). Por ejemplo, cuando las perforaciones 39 alineadas y las cavidades 45 tienen cada una una sección transversal sustancialmente circular, los diámetros de las cavidades 45 son más grandes que los diámetros de las perforaciones 39 alineadas.
Al menos una parte de las superficies 48 exteriores del tapón 42 está en contacto con una parte de las superficies 51 interiores del segundo tubo 21. En una realización de la presente invención, las superficies 51 interiores del segundo tubo 21 y/o las superficies 48 exteriores del tapón 42 tienen partes elevadas (por ejemplo, resaltos y/o rebordes) que están en contacto con las superficies 48 exteriores del tapón 42 y/o las superficies 51 interiores del segundo tubo 21, respectivamente (no mostrado). Preferiblemente, las superficies 48 exteriores del tapón 42 están en una relación de contacto sustancialmente continua con al menos una parte de las superficies 51 interiores del segundo tubo 21.
El tapón 42 puede seleccionarse de, por ejemplo, tapones sustancialmente cilíndricos, tapones sustancialmente elípticos, tapones poligonales (por ejemplo, tapones cuadrados, tapones rectangulares, tapones pentagonales, tapones hexagonales, tapones heptagonales, tapones octogonales, etc.) y combinaciones de los mismos (por ejemplo, tapones que tengan partes terminales poligonales conectadas por medio de una sección sustancialmente cilíndrica). Preferiblemente, el tapón 42 se selecciona de tapones sustancialmente cilíndricos.
El conjunto tubular de la presente invención se prepara mediante moldeo de material 53 plástico a través de las perforaciones 36 alineadas de los tubos primero 12 y segundo 21, y al interior de las cavidades 45 del tapón 42 que están alineadas con las mismas. El material 53 plástico moldeado rellena al menos parcialmente, y preferiblemente de manera completa, las cavidades 45 del tapón 42. Además, los bordes 39 de las perforaciones 36 alineadas se incrustan en el material 53 plástico moldeado a través de las mismas. El material 53 plástico que incrusta los bordes 39 de las perforaciones 36 alineadas es continuo con el material 53 plástico que rellena al menos parcialmente las cavidades 45 del tapón 42, y de este modo, sirve para acoplar el primer tubo 12, el segundo tubo 21 y el tapón 42 de manera fija entre sí.
Tal como se usa en la presente memoria descriptiva y en las reivindicaciones, el término "material de plástico moldeado" y términos similares, tales como "moldeado" con respecto a introducir material plástico a través de las perforaciones alineadas y al interior de las cavidades alineadas, incluye: (i) procesos que implican el uso de un molde (por ejemplo, moldeo por inyección y moldeo por inyección reactiva); y (ii) procesos que no implican el uso de un molde. Los procesos que no implican el uso de un molde incluyen, por ejemplo, colar material termoplástico fundido (o una composición plástica termoendurecible líquida) a través de las perforaciones alineadas y al interior de las cavidades alineadas.
Los conjuntos tubulares según la presente invención pueden proporcionar mejoras sobre conjuntos tubulares previos, tal como se explicó anteriormente en la presente memoria descriptiva. Por ejemplo, cuando están bajo carga (por ejemplo, cargas cíclicas) es menos probable que se produzca la rotura entre el material 53 plástico y los bordes 39 incrustados en el mismo, debido en parte al ajuste fuerte y continuo entre los mismos. Además, el tapón 42 sirve para incrementar la robustez y resiliencia de las regiones 1 de acoplamiento de solape de los conjuntos tubulares según la presente invención. Por ejemplo, cuando el conjunto tubular está bajo carga, el tapón 42 estabiliza la región 1 de conexión de solape soportando los tubos primero 12 y segundo 21 desde el interior, y absorbiendo las tensiones que de lo contrario sólo estarían soportadas por los bordes 39 de las perforaciones 36 alineadas incrustados en el material 53 plástico.
En una realización de la presente invención, y con referencia adicional a la figura 1, el material 53 plástico que se extiende a través de las perforaciones 39 alineadas de los tubos primero 12 y segundo 21 es continuo con una cabeza 55 de acoplamiento de material plástico sobre la superficie 58 exterior del primer tubo 12. La cabeza 55 de acoplamiento junto con el material 53 plástico que rellena la cavidad 45 sirve para incrustar adicionalmente y sujetar de manera fija los bordes 39 de las perforaciones 36 alineadas en el material 53 plástico que se extiende a través de las mismas.
Al menos algunas de las perforaciones alineadas de los tubos primero y segundo pueden tener partes de borde deformadas, en una realización de la presente invención. Con referencia a la figura 4, se representa una región 5 de solape de un conjunto tubular según la presente invención. Los tubos primero 12 y segundo 21 tienen perforaciones 82 alineadas que están definidas por partes 79 de borde deformadas, que están incrustadas en el material 53 plástico que se extiende a través de las mismas y al interior de las cavidades 45 del tapón 42. El material 53 plástico que se extiende a través de la perforación 82 alineada (y que rellena la cavidad 45) es continuo con una cabeza 85 de acoplamiento, que sustancialmente está a nivel con la superficie 58 exterior del primer tubo 12.
Una vista en sección en perspectiva de un conjunto 4 tubular según la presente invención, que está en forma de una unión en forma de T, se representa con referencia a la figura 2. Los tubos primero 12 y segundo 21 tienen perforaciones 67 alineadas que están definidas por partes 70 de borde deformadas. Los bordes 70 deformados de las perforaciones 67 alineadas están incrustados en el material 53 plástico moldeado que se extiende a través de las mismas y rellena las cavidades 45 del tapón 42. El material 53 plástico que se extiende a través de las perforaciones 67 al interior de las cavidades 45 es continuo con las cabezas 64 de acoplamiento que están sustancialmente a nivel con la superficie 58 exterior del primer tubo 12.
Las partes de borde deformadas de las perforaciones alineadas de los conjuntos tubulares según la presente invención pueden tener numerosas configuraciones. Las partes de borde deformadas pueden tener configuraciones seleccionadas, por ejemplo, de configuraciones achaflanadas (por ejemplo, tal como se representa en la figura 4), configuraciones onduladas (por ejemplo, tal como muestran las figuras 2 y 3) y configuraciones encorvadas. Las partes de borde onduladas incluyen, por ejemplo, doblar una parte de borde (por ejemplo, la de una perforación 15 en el primer tubo 12) sobre la parte de borde subyacente (por ejemplo, la de una perforación 24 es el segundo tubo 21). Las partes de borde deformadas pueden formarse según métodos conocidos, tales como los dados a conocer en las patentes estadounidenses número 5.842.265 y 5.940.949.
En la figura 2, el tapón 42 tiene una aleta 61 terminal que se extiende hacia fuera más allá del interior 73 del segundo tubo 21. La aleta 61 terminal se engancha de manera ajustada con un borde 76 terminal del segundo tubo 21. La aleta 61 terminal puede servir para sujetar adicionalmente el tapón 42 de manera fija dentro del interior 73 del segundo tubo 21.
El material plástico moldeado, que se extiende a través de las perforaciones alineadas de los tubos primero y segundo y al interior de las cavidades alineadas del tapón, es continuo con el material plástico moldeado que reviste al menos una parte de la superficie exterior del primer tubo, en una realización de la presente invención. Con referencia a la figura 3, se representa una vista en sección en perspectiva de otro conjunto 6 tubular según la presente invención, que están en la forma de una unión en forma de T. Una parte de la superficie 58 exterior del primer tubo 12 está revestida en material 88 plástico moldeado. El material 88 plástico moldeado es continuo con el material 53 plástico que se extiende a través de las perforaciones 67 y al interior de las cavidades 45 del tapón 42. Las partes 70 de borde deformadas de las perforaciones 67 alineadas están incrustadas en el material plástico de los materiales 88 y 53 plásticos moldeados que se extienden a través de las mismas. El material 88 plástico moldeado protege la superficie 58 exterior del primer tubo 12 frente a, por ejemplo, impactos y corrosión. En otra realización, el material 88 plástico moldeado tiene una superficie texturada (no mostrada) que mejora el agarre de tal superficie por, por ejemplo, la mano de un ser humano.
Los conjuntos tubulares según la presente invención se preparan normalmente insertando una parte del segundo tubo 21 dentro del primer tubo 12 de manera que al menos se alinean algunas de las perforaciones en cada tubo. El tapón 42 puede insertarse dentro del segundo tubo 21 antes o después de insertar el segundo tubo 21 dentro del primer tubo 12. El tapón 42 se sitúa de manera que al menos algunas de las perforaciones 45 en su superficie 48 exterior se alinean con las perforaciones 36 alineadas. La región 1 de solape del conjunto tubular puede colocarse entonces en un molde, y el material plástico se inyecta a través de las perforaciones 36 alineadas y al interior de las cavidades 45 que están alineadas con las mismas. El material 53 plástico inyectado rellena al menos parcialmente las cavidades 45 e incrusta los bordes 39 de las perforaciones alineadas en las mismas. Las cabezas 55 de acoplamiento pueden formarse por medio de depresiones en las paredes interiores del molde que se colocan sobre las perforaciones 36 alineadas. El material 53 plástico inyectado se deja enfriar y/o reaccionar, y se retira la región 1 de conexión de solape del molde.
El material 88 plástico (véase la figura 3) se moldea normalmente sobre la superficie 58 exterior del primer tubo 12 simultáneamente con la inyección del material 53 plástico al interior de las cavidades 45. Alternativamente, el material 88 plástico puede moldearse sobre el exterior 58 del tubo 12 tras la inyección del material 53 plástico al interior de las cavidades 45. Aunque los materiales 88 y 53 plásticos puedan ser diferentes, generalmente son iguales.
El material plástico (i) moldeado a través de las perforaciones 36 alineadas e inyectado al interior de las cavidades 45 y/o (ii) moldeado sobre la superficie 58 exterior del primer tubo 12 puede seleccionarse independientemente de materiales plásticos termoendurecidos y/o materiales termoplásticos.
Tal como se usa en la presente memoria descriptiva y en las reivindicaciones el término "material plástico termoendurecido" y los términos similares significan materiales plásticos que tienen una red reticulada de tridimensional que resulta de la formación de enlaces covalentes entre grupos químicamente reactivos, por ejemplo grupos con hidrógenos activos y grupos isocianato libres. Los materiales plásticos termoendurecidos que pueden inyectarse al interior de las cavidades 45 incluyen los conocidos por los expertos en la técnica, por ejemplo poliuretanos reticulados, poliepóxidos reticulados y poliésteres reticulados. De entre los materiales plásticos termoendurecidos se prefieren los poliuretanos reticulados. Los materiales plásticos termoendurecidos pueden inyectarse al interior de las cavidades 45 por medio del proceso reconocido en la técnica de moldeo por inyección reactiva. El moldeo por inyección reactiva de un poliuretano, por ejemplo, implica normalmente, tal como conocen los expertos en la técnica, inyectar por separado, y preferiblemente simultáneamente, al interior de las cavidades 45: (i) un componente funcional de hidrógeno activo (por ejemplo, un poliol y/o poliamina); y (ii) un componente funcional de isocianato (por ejemplo, un diisocianato tal como diisocianato de tolueno, y/o dímeros y trímeros de un diisocianato tal como diisocianato de tolueno). El molde en el que se inyectan los componentes reactivos puede calentarse opcionalmente para garantizar y/o acelerar la reacción completa de los componentes inyectados. Tras completar la reacción de los componentes inyectados, se abre el molde y se retira el conjunto tubular según la presente invención.
Tal como se usa en la presente memoria descriptiva y en las reivindicaciones, el término "material termoplástico" significa un material plástico que tiene un punto de fusión o de reblandecimiento, y sustancialmente está libre de una red reticulada tridimensional que resulta de la formación de enlaces covalentes entre grupos químicamente reactivos, por ejemplo grupos con hidrógenos activos y grupos isocianato libres. Ejemplos de materiales termoplásticos que pueden inyectarse al interior de las cavidades 45 incluyen, pero no se limitan a, poliuretano termoplástico, poliurea termoplástica, poliimida termoplástica, poliamida termoplástica, poliamidaimida termoplástica, poliéster termoplástico, policarbonato termoplástico, polisulfona termoplástica, policetona termoplástica, polipropileno termoplástico, acrilonitrilo-butadieno-estireno termoplástico y mezclas o composiciones termoplásticas que contengan uno o más de los mismos. De entre los materiales termoplásticos que pueden inyectarse al interior de las cavidades 45, se prefieren las poliamidas termoplásticas. El material termoplástico puede inyectarse al interior de las cavidades 45 y/o sobre la superficie 58 exterior del primer tubo 12 por medio del proceso reconocido en la técnica de moldeo por inyección, en el que un chorro fundido de material termoplástico, por ejemplo poliamida termoplástica fundida, se inyecta en un molde, por ejemplo un molde opcionalmente calentado. Tras enfriar el molde relleno, se retira el conjunto tubular. Un material termoplástico preferido que puede inyectarse al interior de las cavidades 45 y/o sobre las superficies 58 exteriores del primer tubo 12 es la poliamida termoplástica, por ejemplo la poliamida termoplástica DURETHAN, comercialmente disponible de Bayer Polymers LLC.
Los materiales plásticos termoendurecidos y/o materiales termoplásticos inyectados al interior de las cavidades 45 y/o sobre las superficies 58 exteriores del primer tubo 12, pueden reforzarse opcionalmente con un material seleccionado de fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras de metal, fibras de poliamida y mezclas de las mismas. Las fibras de refuerzo, y las fibras de vidrio en particular, pueden tener acabados sobre sus superficies para mejorar la miscibilidad y/o adhesión a los plásticos en los que se incorporan, tal como conoce el experto en la técnica. Las fibras de vidrio son un material de refuerzo preferido en la presente invención. En caso de usarse, el material de refuerzo, por ejemplo fibras de vidrio, normalmente está presente en los materiales plásticos termoendurecidos y/o materiales termoplásticos, inyectados al interior de las cavidades 45 y/o sobre la superficie 58 exterior del primer tubo 12, en una cantidad de refuerzo, por ejemplo en una cantidad desde el 5 por ciento en peso hasta el 60 por ciento en peso, basándose en el peso total del material plástico inyectado / moldeado.
Los materiales plásticos termoendurecidos y/o materiales termoplásticos inyectados al interior de las cavidades 45 y/o sobre la superficie 58 exterior del primer tubo 12 pueden contener además opcionalmente uno o más aditivos funcionales. Los aditivos que pueden estar presentes en el material plástico inyectado al interior de las cavidades 45 y/o sobre la superficie 58 exterior del primer tubo 12 incluyen, pero no se limitan a, antioxidantes, colorantes, por ejemplo pigmentos, y/o tintes, agentes de desmoldeado, cargas, por ejemplo carbonato de calcio, absorbedores de la luz ultravioleta, sustancias ignífugas y mezclas de los mismos. Los aditivos pueden estar presentes en el material plástico inyectado en cantidades funcionalmente suficientes, por ejemplo en cantidades independientemente desde el 0,1 por ciento en peso hasta el 10 por ciento en peso, basándose en el peso total del material plástico inyectado al interior de las cavidades 45 y/o sobre la superficie 58 exterior del primer tubo 12.
El primer tubo 12, el segundo tubo 21 y el tapón 42 pueden estar fabricados cada uno independientemente a partir de un material seleccionado de metal, material termoplástico, material termoendurecible y combinaciones de los mismos. Los metales que pueden usarse incluyen, pero no se limitan a, hierro, aluminio, acero, acero inoxidable, titanio y combinaciones de los mismos. Los materiales plásticos termoendurecidos y termoplásticos que pueden usarse incluyen los ejemplos enumerados anteriormente en la presente memoria descriptiva. Además, los materiales termoplásticos y/o termoendurecidos a partir de los que pueden fabricarse el primer tubo 12, el segundo tubo 21 y el tapón 42 pueden contener opcionalmente aditivos funcionales (por ejemplo, tal como se enumeró anteriormente en la presente memoria descriptiva) y/o estar reforzados con un material seleccionado de, por ejemplo, fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras de metal, fibras de poliamida y mezclas de las mismos. Los materiales de refuerzo pueden usarse en cantidades tales como las enumeradas anteriormente en la presente memoria descriptiva. Los aditivos funcionales pueden estar presentes en cantidades tales como las enumeradas anteriormente en la presente memoria descriptiva. En una realización preferida, el primer tubo 12 y el segundo tubo 21 se fabrican cada uno independientemente a partir de metal, y el tapón 42 se fabrica a partir de un material seleccionado de material termoplástico y/o material plástico termoendurecido.
El tapón del conjunto tubular puede ser un tapón sustancialmente macizo. Cuando se fabrica a partir de un material plástico termoendurecido y/o material termoplástico, el tapón (por ejemplo, el tapón 42) puede estar en la forma de una espuma, en cuyo caso contiene numerosos huecos. El tapón 42 puede fabricarse a partir de un material polimérico elastomérico, tal como vulcanizados termoplásticos (por ejemplo los polímeros KRATON, comercialmente disponibles de GLS Corporation) o poliuretanos termoplásticos (por ejemplo el poliuretano termoplástico TEXIN o poliuretano termoplástico DESMOPAN, que están comercialmente disponibles de Bayer Polymers LLC). En una realización, el tapón está sustancialmente libre de piezas insertadas revestidas, tales como placas y/o varillas (por ejemplo, placas de metal y/o varillas de metal).
El tapón del conjunto tubular puede incluir opcionalmente al menos un conducto que proporciona una comunicación de fluidos entre los dos extremos del tapón. La región 8 de solape del conjunto tubular representada en la figura 7 incluye un conducto 91 que proporciona una comunicación de fluidos entre los extremos 94 y 97 del tapón 100. El conducto 91 puede permitir el paso de fluidos, tales como gases y/o líquidos entre los interiores de los tubos conectados. El permitir el paso de fluidos a través y entre los interiores de los tubos conectados es deseable si el conjunto tubular ha de usarse, al menos en parte, como conducto para tales fluidos. Además, el conducto 91 puede servir para reducir la formación de presión en un tubo con respecto a otro tubo, si los tubos están expuestos a temperaturas elevadas.
En una realización de la presente invención, las superficies interiores del primer tubo y las superficies exteriores del segundo tubo definen un espacio anular, y el material plástico, que se moldea al interior de las cavidades del tapón, se extiende al menos parcialmente al interior del espacio anular. Con referencia a la figura 5, la región 9 de conexión de solape incluye un espacio 105 anular que está definido por la superficie 33 interior del primer tubo 12 y la superficie 30 exterior del segundo tubo 21. El material 53 plástico se moldea a través de la perforación 15 del primer tubo 12, la perforación 24 del segundo tubo 21 y al interior de la cavidad 45 del tapón 42. El material 53 plástico moldeado (o inyectado) se extiende al interior del espacio 105 anular como el material 103 plástico. El material 53 plástico que se extiende a través de las perforaciones 15 y 24 y al interior de la cavidad 45 es continuo con la cabeza 55 de acoplamiento y el material 103 plástico que se extiende al interior del espacio 105 anular. Los bordes 18 de la perforación 15 y los bordes 27 de la perforación 24 se incrustan en el material plástico que se extiende a través de las mismas. El material 103 plástico puede seleccionarse de materiales plásticos termoendurecidos y/o materiales termoplásticos, incluyendo los ejemplos enumerados anteriormente en la presente memoria descriptiva. Los materiales 103 y 53 plásticos pueden ser iguales o diferentes, pero normalmente son iguales.
Durante el moldeo del material plástico a través de las perforaciones 15 y 24 y al interior de las cavidades 45 y el espacio 105 anular, el espacio 105 anular puede mantenerse con medios reconocidos en la técnica. Por ejemplo, cada uno del primer tubo 12 y el segundo tubo 21 puede estar soportado externamente de manera que el espacio 105 anular se forme y mantenga antes de la inyección del material plástico. Alternativamente, entre la superficie 33 interior del primer tubo 12 y la superficie 30 exterior del segundo tubo 21 pueden introducirse separadores, tales como varillas o bolas de plástico (no mostradas) para formar y mantener el espacio 105 anular antes de la inyección del material plástico.
Al menos algunas de las cavidades en la superficie exterior del tapón pueden estar en forma de ranuras anulares que están alineadas con al menos algunas de las perforaciones alineadas de los tubos primero y segundo. El material plástico moldeado a través de las perforaciones alineadas de los tubos primero y segundo se extiende al interior de y al menos rellena parcialmente las ranuras anulares alineadas con las mismas. Preferiblemente, cada uno del primer tubo, el segundo tubo y el tapón (que tienen ranuras anulares en los mismos) son sustancialmente cilíndricos. Cuando cada uno del primer tubo, el segundo tubo y el tapón son sustancialmente cilíndricos, la asociación entre las perforaciones alineadas y el material plástico que se extiende a través de las mismas y rellena las mismas permite que los tubos primero y segundo puedan girar alrededor del tapón. El giro de los tubos primero y segundo alrededor del tapón puede producirse cuando se impide el giro del tapón, por ejemplo fijando externamente el tapón en su sitio. Además, el tapón puede ser giratorio dentro y con respecto a los tubos primero y segundo, cuando se impide el giro de los tubos primero y segundo con respecto al tapón.
Con referencia a la figura 6, se representa una vista en perspectiva del conjunto 2 tubular, que incluye cortes 111 y 114 parciales a través de cada uno del primer tubo 12 y el segundo tubo 21 y deja ver una ranura 108 anular en la superficie 48 exterior del tapón 42. Cada uno del primer tubo 12, el segundo tubo 21 y el tapón 42 son sustancialmente cilíndricos. El material plástico de la cabeza 55 de acoplamiento es continuo con el material plástico (no mostrado) que rellena la ranura 108 anular. Cuando se evita el giro del tapón 42 de la figura 6, los tubos 12 y 21 pueden ser giratorios conjuntamente alrededor del tapón 42. Alternativamente, cuando se evita el giro de los tubos 12 y 21, el tapón 42 puede ser giratorio dentro y con respecto a los tubos 12 y 21. El giro de los tubos 12 y 21 alrededor del tapón 42, o del tapón 42 dentro de los tubos 12 y 21, puede mejorarse incrementando la lubricidad entre el material plástico inyectado al interior de la ranura 108 anular y el material del tapón 42 que define la ranura 108 (es decir, las paredes de la ranura 108). Una lubricidad incrementada puede conseguirse mediante la selección adecuada del material plástico inyectado y el material a partir del que se fabrica el tapón 42, o mediante la introducción de un agente lubricante en la ranura 108 antes de la inyección del material plástico, tal como conoce el experto en la técnica.
Los conjuntos tubulares según la presente invención pueden al menos formar parte de los bastidores tubulares que se usan en una gran variedad de aplicaciones y mercados. Por ejemplo, los conjuntos tubulares según la presente invención pueden usarse en aplicaciones que incluyen, pero no se limitan a: asientos, tales como asientos de aviones y automóviles; sillas de ruedas; andadores (para ayudar en la marcha); bastones; bastidores espaciales de aviones y automóviles; y bastidores de motocicletas y bicicletas.
La presente invención se ha descrito con referencia a detalles específicos de realizaciones particulares de la misma. No se pretende que tales detalles se consideren limitaciones del alcance de la invención excepto en la medida en que y hasta el punto que están incluidos en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (20)

  1. \global\parskip0.900000\baselineskip
    1. Un conjunto (3) tubular que comprende:
    (a) un primer tubo (12) que tiene una pluralidad de perforaciones (15) que tienen bordes (18);
    (b) un segundo tubo (21) que tiene una pluralidad de perforaciones (24) que tienen bordes (27), encontrándose una parte de dicho segundo tubo dentro de una parte de dicho primer tubo, y estando alineadas al menos algunas de dichas perforaciones de dichos tubos primero y segundo y definiendo conjuntamente perforaciones alineadas que tienen bordes; y
    (c) un tapón (42) que se encuentra dentro de al menos una parte de dicho segundo tubo, teniendo dicho tapón una superficie (48) exterior, teniendo dicha superficie exterior cavidades (45) en la misma, estando alineadas al menos algunas de dichas cavidades con dichas perforaciones alineadas de dichos tubos primero y segundo,
    en el que dicho conjunto tubular se prepara mediante un proceso que comprende moldear material plástico a través de al menos algunas de dichas perforaciones alineadas de dichos tubos primero y segundo y al interior de dichas cavidades alineadas dentro de dicho tapón, incrustándose los bordes de dichas perforaciones alineadas en el material plástico que se extiende a través de las mismas, acoplando de este modo dicho primer tubo, dicho segundo tubo y dicho tapón de manera fija entre sí.
  2. 2. El conjunto tubular según la reivindicación 1, en el que cada uno de dichos tubos primero y segundo tienen superficies interiores y exteriores, una parte de las superficies (30) exteriores de dicho segundo tubo está en contacto con una parte de las superficies (33) interiores de dicho primer tubo, y al menos una parte de las superficies exteriores de dicho tapón está en contacto con al menos una parte de las superficies (51) interiores de dicho segundo tubo.
  3. 3. El conjunto tubular según la reivindicación 1, en el que las cavidades alineadas de dicho tapón son de una dimensión mayor que las perforaciones alineadas de dichos tubos primero y segundo.
  4. 4. El conjunto tubular según la reivindicación 1, en el que el material plástico que se extiende a través de dichas perforaciones alineadas y al interior de dichas cavidades alineadas es continuo con una cabeza de acoplamiento moldeada de material plástico sobre la superficie exterior de dicho primer tubo.
  5. 5. El conjunto tubular según la reivindicación 1, en el que el material plástico que se extiende a través de dichas perforaciones alineadas y al interior de dichas cavidades alineadas es continuo con un material plástico moldeado que reviste al menos una parte de la superficie exterior de dicho primer tubo.
  6. 6. El conjunto tubular según la reivindicación 1, en el que cada uno de dicho primer tubo, segundo tubo y dicho tapón están fabricados a partir de un material seleccionado independientemente de metal, material termoplástico, material plástico termoendurecido y combinaciones de los mismos.
  7. 7. El conjunto tubular según la reivindicación 6, en el que dichos tubos primero y segundo están fabricados cada uno independientemente de metal, y dicho tapón está fabricado a partir de un material seleccionado de materiales termoplásticos y materiales plásticos termoendurecidos.
  8. 8. El conjunto tubular según la reivindicación 1, en el que cada uno de dichos tubos primero y segundo se selecciona independientemente de tubos sustancialmente cilíndricos, tubos sustancialmente elípticos, tubos poligonales y combinaciones de los mismos; y dicho tapón se selecciona de tapones sustancialmente cilíndricos, tapones sustancialmente elípticos, tapones poligonales y combinaciones de los mismos.
  9. 9. El conjunto tubular según la reivindicación 8, en el que cada uno de dichos tubos primero y segundo son tubos sustancialmente cilíndricos, y dicho tapón es un tapón sustancialmente cilíndrico.
  10. 10. El conjunto tubular según la reivindicación 1, en el que dicho tapón es un tapón sustancialmente macizo.
  11. 11. El conjunto tubular según la reivindicación 1, en el que dicho tapón tiene dos extremos, y al menos un conducto que proporciona comunicación de fluidos entre los dos extremos de dicho tapón.
  12. 12. El conjunto tubular según la reivindicación 1, en el que el material plástico moldeado a través de dichas perforaciones alineadas y al interior de dichas cavidades alineadas se selecciona de materiales plásticos termoendurecidos, materiales termoplásticos y combinaciones de los mismos.
  13. 13. El conjunto tubular según la reivindicación 12, en el que el material plástico moldeado a través de dichas perforaciones alineadas y al interior de dichas cavidades alineadas es un material termoplástico seleccionado del grupo constituido por poliuretano termoplástico, poliurea termoplástica, poliimida termoplástica, poliamida termoplástica, poliamidaimida termoplástica, poliéster termoplástico, policarbonato termoplástico, polisulfona termoplástica, policetona termoplástica, polipropileno termoplástico, acrilonitrilo-butadieno-estireno termoplástico y composiciones termoplásticas que contengan uno o más de los mismos.
  14. 14. El conjunto tubular según la reivindicación 12, en el que el material plástico moldeado a través de dichas perforaciones alineadas y al interior de dichas cavidades alineadas está reforzado con un material seleccionado de fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras de metal, fibras de poliamida y mezclas de las mismas.
  15. 15. El conjunto tubular según la reivindicación 1, en el que cada uno de dichos tubos primero y segundo tienen superficies interiores y exteriores, definiendo conjuntamente una parte de las superficies exteriores de dicho segundo tubo y una parte de las superficies interiores de dicho primer tubo un espacio (105) anular, el material plástico moldeado a través de dichas perforaciones alineadas y al interior de dichas cavidades también se extiende de manera continua y al menos parcialmente al interior de dicho espacio anular.
  16. 16. El conjunto tubular según la reivindicación 1, en el que al menos algunas de dichas perforaciones alineadas tienen partes de borde deformadas, incrustando las partes de borde deformadas en el material plástico que se extiende a través de las mismas.
  17. 17. El conjunto tubular según la reivindicación 1, en el que dichas cavidades están en forma de ranuras anulares en la superficie exterior de dicho tapón (c), estando moldeado el material plástico a través de dichas perforaciones alineadas y al interior de dichas ranuras anulares, y estando rellenas dichas ranuras anulares al menos parcialmente con material plástico.
  18. 18. El conjunto tubular según la reivindicación 17, en el que cada uno de dicho primer tubo, segundo tubo y dicho tapón son sustancialmente cilíndricos.
  19. 19. El conjunto tubular según la reivindicación 18, en el que dichos tubos primero y segundo pueden girar conjuntamente alrededor de dicho tapón.
  20. 20. El conjunto tubular según la reivindicación 18, en el que dicho tapón puede girar dentro de dichos tubos primero y segundo.
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