ES2333991T3 - Procedimiento de sobremoldeo de ceramica y elemento compuesto obtenido mediante dicho procedimiento. - Google Patents
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Abstract
Órgano de un elemento de dosificación de fluido, de producto pastoso o pulverulento que presenta una superficie exterior substancialmente cilíndrica apropiada para resistir unos gradientes térmicos y/o unas solicitaciones mecánicas que comprende, dispuestos concéntricamente uno con respecto al otro: - una parte de material cerámico (6, 16) destinada a entrar en contacto con el fluido, que presenta una superficie exterior sustancialmente cilíndrica, - un soporte de material polímero (14, 22) sobremoldeado sobre la parte de material cerámico (6, 16), caracterizado porque la parte de material cerámico (6, 16) presenta, sobre su cara lateral externa, por lo menos un relieve (24) que impide cualquier movimiento relativo de esta parte y del soporte y que reparte las tensiones generadas por la diferencia entre los coeficientes de dilatación de los materiales cerámico y polímero, comprendiendo este por lo menos un relieve (24) por lo menos una ranura helicoidal (24) dextrógira y por lo menos una ranura helicoidal (24) levógira que se extienden sobre la superficie de la parte cerámica en contacto con el soporte de material polímero.
Description
Procedimiento de sobremoldeo de cerámica y
elemento compuesto obtenido mediante dicho procedimiento.
La presente invención se refiere a un
procedimiento que permite fabricar unos elementos cerámicos
compuestos especialmente adaptados para la manutención y el
acondicionamiento de fluidos o de productos pastosos o
pulverulentos, en particular para las industrias alimentaria,
farmacéutica y química.
La invención se refiere asimismo a unos
elementos realizados mediante dicho procedimiento.
Se conocen las ventajas de los materiales
cerámicos de alta tecnicidad: gran dureza, resistencia mecánica,
comportamiento al desgaste y a la corrosión elevados, bajo
coeficiente de rozamiento, bajo porcentaje de relargado de
partículas, pequeña dilatación térmica. También se han realizado
enormes progresos en la calidad del moldeo, que permite realizar
unas piezas de una precisión y de un estado de superficie igualado.
En contrapartida, la cerámica es un material quebradizo y por tanto
muy difícil de mecanizar. En consecuencia, la cerámica está
frecuentemente asociada a un material de soporte.
El solicitante se ha especializado así en la
fabricación de elementos de dosificaciones, tales como unas bombas,
especialmente adaptadas para la manutención y el acondicionamiento
de fluidos o de productos pastosos en particular para las
industrias alimentaria, química y farmacológica. En estos elementos
según el estado de la técnica, se asocia corrientemente la cerámica
para los elementos de bombas en contacto con los fluidos, los polvos
o unos productos pastosos con el acero inoxidable, sirviendo este
último para las envolventes que soportan los elementos de
solidarización de las bombas con los otros elementos de circuitos
(bridas, elementos de rácores, manecillas, etc).
Esta asociación, a pesar de sus ventajas
técnicas y tecnológicas, no está desprovista de limitaciones. A
pesar de la posibilidad de trabajar con unas tolerancias cada vez
más reducidas (del orden del micrómetro), cuando se baja por debajo
de una cierta escala resulta en efecto difícil obtener un contacto
íntimo entre los dos materiales asociados. Ahora bien, en las
industrias mencionadas más arriba es imperativo evitar la formación
de intersticios donde podrían alojarse unos depósitos y/o
desarrollarse unos microorganismos. Las exigencias de higiene y de
pureza tienen un impacto directo sobre las instalaciones de
producción, también sometidas a unas reglamentaciones legales
obligatorias y en plena evolución.
Se ha buscado por tanto asociar la cerámica con
otros materiales, que permiten un contacto más íntimo entre los
diferentes componentes, y se ha buscado por otra parte reducir los
costes de producción. Se ha buscado en particular asociar la
cerámica a unos materiales polímeros.
Se conoce el documento FR-2 683
482 que describe unos recipientes tubulares tales como unos frascos
de vidrio o cerámica utilizados en cosmetología, cuyos tapones,
provistos de difusores, son solidarizados al gollete por un
manguito de material polímero que es sobremoldeado sobre este
gollete. El gollete está además provisto de relieves de enganchado
axial y antirrotación destinados a asegurar una mejor fijación del
manguito sobre el gollete. Estos relieves de enganchado axial y
antirrotación del gollete consisten en unos relieves longitudinales
(estrías) y en un relieve anular situado debajo de estos relieves
longitudinales.
El documento JP-2000/309031
describe un artículo que comprende un cuerpo de cerámica sobre el
cual está sobremoldeado un disco polimérico. La superficie del
cilindro en contacto con el disco polimérico presenta un vaciado
sobre cuyos bordes han sido formadas unas ranuras a fin de aumentar
la resistencia general del artículo descrito.
El documento US nº 4.309.937 describe un
cilindro maestro compuesto que comprende un núcleo cilíndrico
realizado en material metálico o cerámico sobre el cual está
sobremoldeada una envolvente de material plástico. La superficie
del núcleo cilíndrico en contacto con la envolvente está provista de
ranuras anulares destinadas a segurizar la envolvente e impedir
cualquier movimiento relativo del núcleo cilíndrico.
Se conoce por otra parte el documento US
2003/0171817 que describe unas prótesis femorales que asocian unas
partes de cerámica y unas partes de polietileno. Una prótesis
compuesta de este tipo, implantada en el cuerpo humano, sólo sufre
solicitaciones mecánicas moderadas y no es nunca sometida a
importantes diferencias de temperatura.
Sin embargo, dicha asociación es a priori
imprevisible en el caso de elementos de las industrias de
acondicionamiento de fluidos, de productos pulverulentos o
pastosos. En efecto, uno de los criterios esenciales es que las
piezas deben poder ser limpiadas, desinfectadas y esterilizadas, y
trabajar por otra parte a unas temperaturas de régimen
relativamente bajas para evitar la alteración de los productos a
acondicionar. En consecuencia, se considera que estos elementos de
dosificación pueden sufrir transiciones de temperatura comprendidas,
por ejemplo en el caso de la industria alimentaria, entre -10º y
+140ºC, lo que provoca unas tensiones que se pueden calificar de
"extremas" para dicha asociación de materiales. En efecto, las
cerámicas, a la inversa de los materiales polímeros con los cuales
se desea asociarlas, se distinguen por su coeficiente de dilatación
muy bajo, garantía de las tolerancias elevadas que se exige de
ellas. Además, los materiales polímeros, en particular los
termoplásticos, ven sus características mecánicas degradarse en gran
manera a temperatura elevada.
Las instalaciones y utillajes utilizados imponen
por tanto la utilización de soluciones que resistan las tensiones
térmicas y mecánicas impuestas, fiables, flexibles, fáciles de
mantenimiento in situ e higiénicas.
La presente invención está definida por las
reivindicaciones independientes. Unos modos de realización
preferidos están definidos por las reivindicaciones
subordinadas.
Un objetivo de la invención es poner en el
mercado unos elementos compuestos de acondicionamiento de fluidos
de cerámica que resistan grandes diferencias de temperatura, de
manera que puedan soportar sin problema las condiciones de limpieza
y en particular de esterilización in situ.
Otro objetivo de la invención es que estas
piezas compuestas estén desprovistas de intersticios, sin tener
necesidad de juntas de estanqueidad.
Otro objetivo de la invención es que estas
piezas disfruten de una larga duración de vida.
Otro objetivo de la invención es que estas
piezas puedan ser utilizadas en unos procedimientos de fabricación
de productos alimenticios, farmacéuticos o químicos.
El objeto de la invención es un órgano de un
elemento de dosificación de fluidos y de productos pastosos que
presenta una interfaz sustancialmente cilíndrica apropiada para
resistir unos choques térmicos y/o unas solicitaciones mecánicas.
Este órgano comprende, dispuestos concéntricamente uno con respecto
al otro:
- -
- una parte de material cerámico destinada a entrar en contacto con el fluido que presenta una superficie exterior sustancialmente cilíndrica,
- -
- un soporte de material polímero sobremoldeado sobre la parte de material cerámico.
La parte de material cerámico presenta, sobre su
cara lateral externa, por lo menos un relieve que comprende por lo
menos una ranura helicoidal dextrógira y por lo menos una ranura
helicoidal levógira que impiden cualquier movimiento relativo de
esta parte y del soporte. Este o estos relieves reparten las
tensiones creadas por la diferencia entre los coeficientes de
dilatación de los materiales cerámico y polímero tanto en régimen
como durante las etapas de limpieza. Se observará que, según el modo
de realización, el material polímero puede eventualmente entrar en
contacto con el producto transportado y que debe por tanto responder
tanto a unos criterios de resistencia como de higiene.
Según un primer modo de realización ventajoso,
la parte de material cerámico es una pieza hembra en forma de un
manguito, formando el soporte de material polímero una envolvente
sobremoldeada sobre la cara lateral exterior de este manguito de
cerámica. Este órgano es, por ejemplo, un cuerpo de bomba o una
inserción.
Según otro modo de realización ventajoso, la
parte de material cerámico es una pieza cilíndrica macho. El
soporte de material polímero forma una envolvente que recubre uno de
los extremos de la cara lateral exterior de esta pieza cilíndrica.
Este órgano es, por ejemplo, un pistón.
Según una primera forma de realización
ventajosa, el relieve comprende por lo menos una ranura que se
extiende radialmente sobre la superficie lateral exterior de la
pieza cilíndrica. Según un modo de realización preferido esta por
lo menos una ranura periférica está dispuesta cerca de por lo menos
uno de los extremos de la superficie de la parte de cerámica en
contacto con el soporte de material polímero.
El relieve tiene, según un modo de realización
preferido, una profundidad comprendida entre 0,25 y 0,40 mm.
Según un modo de realización preferido, el
relieve se extiende sobre la mayor parte de la superficie de la
parte cerámica en contacto con el soporte de material polímero.
Según un modo de realización ventajoso, el
relieve se realiza por mecanizado.
El material cerámico se selecciona
preferentemente de entre el grupo [alúmina, circonio, nitruro de
silicio y sus compuestos, tales como el sialon®, etc].
El polímero del soporte se selecciona
ventajosamente de entre el grupo [PPS, PPSU, PSU, PEEK, PEI, PES,
PVDF, y otros].
Un extremo por lo menos de la parte de cerámica
en contacto con el soporte de material polímero está, de forma
ventajosa, achaflanado.
Otro objeto de la invención es un procedimiento
de ensamblaje de un órgano de un elemento de acondicionamiento de
fluido compuesto apropiado para resistir unos choques térmicos y/o
unas solicitaciones mecánicas. Este procedimiento comprende las
operaciones siguientes:
- preparar una mezcla de composición adecuada
para la obtención después de cocción de un material cerámico
adaptado para el mecanizado. Esta mezcla, de consistencia pastosa,
está generalmente constituida por polvos minerales y ligantes;
- preparar una probeta que presenta una
superficie exterior sustancialmente cilíndrica por moldeo o
extrusión de esta mezcla;
- precocer esta probeta a baja temperatura
(generalmente del orden de 600ºC);
- desbastar esta probeta;
- realizar por lo menos un relieve (24) que
comprende por lo menos una ranura helicoidal dextrógira (24) y por
lo menos una ranura helicoidal levógira (24) sobre la superficie
lateral de esta pieza cerámica;
- sintetizar a alta temperatura esta probeta de
manera que se obtenga un elemento cerámico cilíndrico con las
tolerancias exigidas para la pieza final;
- precalentar este elemento a una temperatura
compatible con la inyección de un material polímero;
- colocar este elemento cerámico en un molde de
sobremoldeo precalentado;
- inyectar en el molde de sobremoldeo un
material polímero;
- enfriar y extraer la pieza compuesta obtenida
fuera del molde de sobremoldeo;
- repartir por las ranuras las tensiones
susceptibles de producirse en la interfaz de la pieza compuesta
cuando ésta es sometida a un gradiente térmico.
\vskip1.000000\baselineskip
Según un modo de realización preferido, este
procedimiento comprende además un recocido de la pieza compuesta
obtenida por sobremoldeo.
Según un modo de realización preferido, el
ranurado del elemento cerámico se realiza por mecanizado después de
la precocción. Sin embargo, la totalidad o parte de este ranurado
puede también ser preparado cuando tiene lugar el moldeo o después
de la sinterización del elemento.
Otras particularidades y ventajas de la
invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la
descripción detallada siguiente de modos de realización
particulares de la invención, haciendo referencia a las figuras, en
las que:
Las figuras 01 a 05 son unas vistas esquemáticas
en sección de diferentes etapas del procedimiento de zunchado
utilizado en la técnica anterior para ensamblar unos elementos
cerámicos y metálicos;
Las figuras 1 a 5 son unas vistas esquemáticas
en sección de diferentes etapas del procedimiento de sobremoldeo
según la invención que permite asociar de forma duradera unos
elementos cerámicos y polímeros en el caso de estructuras
hembras;
Las figuras 6 a 10 son unas vistas similares a
las vistas 1 a 5 en el caso de estructuras machos;
Las figuras 11 y 12 son unas vistas en sección
que comparan unas tensiones recíprocas que se ejercen sobre los
elementos cerámicos en el caso de un zunchado y en el caso de un
sobremoldeo;
Las figuras 13 y 14 son unas vistas esquemáticas
en sección de un detalle respectivamente de las figuras 11 y 12;
La figura 15 es una vista en alzado de un
elemento de cerámica hembra utilizado para el procedimiento de
sobremoldeo según la invención,
La figura 16 es una vista en sección según el
plano XVI-XVI del elemento de la figura 15.
Las figuras no están dibujadas a escala.
Generalmente, unos elementos semejantes se designan por referencias
semejantes en las figuras.
Las figuras 01 a 05 recogen las diferentes
etapas del procedimiento de zunchado anteriormente desarrollado
para ensamblar unos elementos cerámicos y metálicos para la
realización de piezas compuestas susceptibles de responder a las
obligaciones impuestas por las industrias de acondicionamiento.
La figura 02 muestra un elemento en forma de
manguito de cerámica 2, definido como un elemento "hembra". Las
cualidades de la cerámica hacen que un elemento de este tipo sea
ideal para formar el encamisado interior de una cámara de bomba
para el acondicionamiento de fluidos, de productos pastosos o
pulverulentos. Sin embargo, como tal, este manguito es virtualmente
inutilizable, puesto que es excesivamente difícil solidarizarlo con
otras piezas de un circuito sin riesgo de dañarlo. Una solución es
encajarlo en un cilindro de acero inoxidable 4, como se ha
representado en la figura 04. Este cilindro 4 puede ser
proporcionado por diferentes procedimientos conocidos (soldadura,
estañado, moldeo) de diferentes accesorios aplicados (no
representados, con fines de claridad). Este cilindro 4 es
mecanizado interiormente de manera que su diámetro interior
corresponda sensiblemente con el diámetro del manguito 2. Es
calentado, de manera que aumente su diámetro (figura 03), y el
manguito es insertado en el mismo (figura 04). Después de enfriado,
la contracción del diámetro del cilindro 4 mantiene el manguito de
cerámica 2 firmemente en posición
(figura 05). Las condiciones de calentamiento, la composición del metal, la temperatura, etc, son evidentemente calculadas de manera que se obtenga una solidarización óptima de los dos componentes.
(figura 05). Las condiciones de calentamiento, la composición del metal, la temperatura, etc, son evidentemente calculadas de manera que se obtenga una solidarización óptima de los dos componentes.
El procedimiento de sobremoldeo de la invención
se muestra haciendo referencia a las figuras 1 a 5. Después de
fabricación según el procedimiento anteriormente descrito, el
manguito de cerámica 6 según la invención (figura 1),
es en principio precalentado, de manera que alcance una temperatura compatible con la inyección de un material polímero seleccionado. Esta etapa preliminar es importante puesto que la diferencia de temperatura entre los diferentes elementos, comprendida la temperatura del polímero y la de los elementos de molde, puede provocar la creación de tensiones en el seno del material. El manguito es a continuación colocado en un molde de inyección de acero en dos partes 8, 10, también calentado previamente (figura 2), después de haber sido enfilado sobre un noyo metálico 12 (figura 3).
es en principio precalentado, de manera que alcance una temperatura compatible con la inyección de un material polímero seleccionado. Esta etapa preliminar es importante puesto que la diferencia de temperatura entre los diferentes elementos, comprendida la temperatura del polímero y la de los elementos de molde, puede provocar la creación de tensiones en el seno del material. El manguito es a continuación colocado en un molde de inyección de acero en dos partes 8, 10, también calentado previamente (figura 2), después de haber sido enfilado sobre un noyo metálico 12 (figura 3).
Un material polímero es inyectado en el
intervalo que subsiste entre las dos partes del molde 8, 10, el noyo
12 y el manguito 6 (figura 4). La figura 5 representa el manguito 6
en estado terminal: el material polímero se ha enfriado y
contraído, y forma una envolvente 14 que ejerce sobre el manguito
cerámico 6 una presión que solidariza íntimamente los dos
elementos. Para disipar una parte de las tensiones generadas cuando
tiene lugar el moldeo, se procede generalmente, además, en esta
fase, a un recocido de la pieza compuesta, lo que es en sí una
operación poco corriente para los polímeros. Se dispone por otra
parte de un elemento compuesto capaz de soportar unas tensiones
térmicas importantes sin deformarse, que puede ser utilizado por
ejemplo como cámara para una bomba de dosificación, como elemento
de racor (inserción), como cuerpo para un distribuidor con cono,
etc.
Las figuras 6 a 10 muestran que el procedimiento
se aplica también a unos elementos cilíndricos machos. Se utiliza
en este caso un cilindro macizo de cerámica 16. Este cilindro 16,
después de haber sido precalentado (figura 6) es colocado en un
molde precalentado (figura 7) formado en este caso por dos partes
18, 20 que dejan subsistir un vacío alrededor de uno de los
extremos del cilindro 16 (figura 8). Un material polímero es
inyectado en el molde (figura 9). Después del enfriado y
desmoldeado, el extremo del cilindro 16 está además provisto de una
vaina 22 (figura 10), lo que permite, después de un recocido como se
ha descrito anteriormente, utilizarlo entre otros como pistón para
un cuerpo de bomba fabricado como se ha mostrado en las figuras 1 a
5. Los dos elementos de pistón están solidarizados a la vez por
adherencia y por la presión debida a la contracción de la vaina 22
alrededor del cilindro 16.
Resulta evidente que los moldes, representados
en este caso en dos partes, pueden comprender en la práctica un
número indeterminado de partes fijas o móviles, en función de la
complejidad de la pieza (envolvente 14, vaina 22) a realizar.
Las figuras 11 y 12 ponen en evidencia uno de
los problemas cruciales que se plantean al experto en la materia
cuando se pasa del procedimiento de solidarización por zunchado al
procedimiento de solidarización por sobremoldeo: En el caso de
zunchado (figura 11), es "suficiente", cuando tiene lugar la
etapa de precalentamiento representada en la figura 03, elegir una
temperatura ampliamente superior a la temperatura máxima de
funcionamiento de la pieza compuesta para eliminar cualquier
peligro de desolidarización entre la camisa 2 y su envolvente 6.
Con la condición expresa, evidentemente, de que la camisa 2 y la
envolvente 4 estén concebidas de manera que soporten de forma
permanente la presión ejercida en la interfaz. Por otra parte, el
metal de la envolvente es generalmente elegido de manera que
presente un coeficiente de dilatación tan bajo como sea posible para
aproximarse a las características de la cerámica.
En el caso del sobremoldeo (figura 12), se está
frente a un problema netamente más complejo. Se observa,
ciertamente, un excelente coeficiente de adherencia entre la camisa
6 y la envolvente 14, pero la presión ejercida por el material
polímero sobre el manguito es infinitamente menor, y sobre todo, la
resistencia a la cizalladura del material polímero no tiene medida
común con la de un metal.
Una vista a la escala macroscópica de las
interfaces cerámica-metal y
cerámica-polímero de las figuras 11 y 12 está
representada en las figuras 13 y 14. En el caso del zunchado (figura
13), las superficies en contacto presentan unas rugosidades y unas
irregularidades que, ciertamente, contribuyen a mejorar la
solidarización entre las dos piezas, pero delimitan también un
intersticio en el cual pueden deslizarse unos residuos y unas
impurezas. En el caso en particular de la industria farmacéutica o
alimentaria, estos intersticios constituyen verdaderos nidos de
microbios, que sólo es posible evitar por la adición de juntas o de
materiales de relleno, soluciones a evitar puesto que a menudo son
precarias o poco fiables. En el caso del sobremoldeo (figura 14),
el material polímero forma a su vez el medio de rejuntado, y se
tiene la seguridad de disfrutar de una higiene sin fallo en tanto
las dos piezas permanecen solidarias.
La solución reside a la vez en una elección
cuidadosa de los materiales presentes y en la realización no
evidente de una interfaz particular
cerámica-polímero, de la que un ejemplo de
realización se muestra en las figuras 15 y 16.
La simple yuxtaposición de los materiales que
deben inevitablemente provocar unas tensiones y unos movimientos
relativos en el seno de las piezas compuestas, se ha elegido
disponer sobre la interfaz unos relieves que impiden por una parte
cualquier movimiento relativo y, por otra parte, reparten las
tensiones generadas de forma suficientemente uniforme para evitar
la disociación de las piezas y la aparición de fisuras.
Según la invención y tal como se ha representado
en las figuras 15 y 16, después de haber sufrido una preccoción, la
pieza de cerámica 6 ha sido mecanizada de manera que deje una serie
de relieves a lo largo de su pared externa. Estos relieves se
extienden a la vez en el sentido longitudinal y en el sentido
radial. Se observan en particular unas ranuras en forma de espiral
24. Algunas de estas ranuras 24 son dextrógiras, otras levógiras,
de manera que formen un entrecruzado a lo largo de prácticamente
toda la parte de la pared destinada a entrar en contacto con la
envolvente sobremoldeada. Se observa además la presencia de ranuras
periféricas 26 practicadas cerca de los extremos del manguito. La
función de estas ranuras es, evidentemente, la de asegurar la
solidarización recíproca de los elementos 6 y 14, pero sobre todo,
como se ha explicado más arriba, la de repartir los esfuerzos que
se ejercen en el material polímero debido a tensiones generadas por
los gradientes térmicos que resultan de las diferencias entre el
coeficiente de dilatación de la cerámica y del material polímero. Se
ha medido sobre unas probetas tanto la resistencia a los choques
térmicos como la resistencia al arrancado de un elemento compuesto
cerámica-polímero para diferentes profundidades de
las ranuras 24 y 26, para diferentes densidades de ranurado (número
de ranuras por cm) y para diferentes clases de polímeros, así como
en ausencia de cualquier red de ranuras. Los resultados de los
ensayos de resistencia al arrancado, han permitido demostrar que en
ausencia de ranurado o para unas ranuras que no sobrepasan 0,10 mm,
se constata una desolidarización rápida de los dos componentes y/o
la aparición de fisuras en el polímero, prueba de la presencia de
tensiones muy localizadas. Por el contrario, la profundización de
las ranuras a 0,25 incluso 0,40 mm y el crecimiento de su densidad
tienen unos efectos positivos: los dos materiales quedan
perfectamente solidarios (ausencia de desplazamiento relativo,
medida en milímetros, bajo tensión en Newtons). Esta progresión no
es sin embargo ilimitada: más allá de un umbral crítico, el
incremento de las dimensiones de las ranuras provoca la aparición
de fenómenos parásitos (espesor excesivo de la película de polímero
que da lugar a unas deshomogeneidades, llenado incompleto de las
ranuras), que degradan los resultados.
El análisis de las tensiones muestra por otra
parte un efecto paradójico, que corrobora sin embargo el presente
análisis: la presencia de ángulo vivos en la interfaz
cerámica-polímero, que favorece la inmovilización
relativa de los componentes, está lejos de provocar, como sería
lógico esperar, unos efectos favorables. La misma tiene por el
contrario unos efectos desfavorables, puesto que provoca una
localización de las tensiones en el polímero, lo que degrada las
prestaciones observadas. Se ha tenido cuidado por tanto, cuando
tiene lugar el moldeo de las ranuras y de todas las partes de la
interfaz, de dejar unas esquinas, con unos redondeados o unos
chaflanes 28- en la medida de lo posible- para cada transición entre
dos superficies.
Se concibe que el mecanizado de piezas de
cerámica, material particularmente duro, quebradizo y frágil, sea
una solución que no saldría espontáneamente del experto en la
materia, y que la solución adoptada es por tanto todo salvo
evidente.
Resultará por otra parte evidente para el
experto en la materia que la presente invención no está limitada a
los ejemplos ilustrados y descritos más arriba. La invención
comprende cada una de las características nuevas así como su
combinación. La presencia de referencias numéricas no puede ser
considerada como limitativa. El uso del término "comprende" no
puede de ninguna manera excluir la presencia de otros elementos
distintos de los mencionados. El uso del artículo indefinido
"un" para introducir un elemento no excluye la presencia de
una pluralidad de estos elementos. La presente invención ha sido
descrita en relación con unos modos de realización específicos, que
tienen un valor puramente ilustrativo y no deben ser considerados
como limitativos.
Se observará en particular que el conformado de
los relieves de la interfaz, realizado en este caso por mecanizado
cuando tiene lugar el desbastado, podría eventualmente ser realizado
cuando tiene lugar el moldeo, y/o por lo menos completado por
mecanizado después de la cocción definitiva. En la práctica, sin
embargo, el conformado de la parte de cerámica por moldeo implica
una inversión extremadamente elevada, puesto que es necesario
recurrir a un molde complejo que comprende un gran número de piezas
móviles. Por otra parte, es preciso tener en cuenta la operación de
desbastado intermedia de la probeta precocida. Una inversión de este
tipo sólo sería rentable en la eventualidad de la realización de un
número muy grande de piezas idénticas, lo que no es frecuente en el
campo en cuestión. La preparación de los relieves después del
desbastado permite evitar trabajar sobre un material extremadamente
duro, que requiere un largo tiempo de máquina, evidentemente muy
costoso, pero es preciso tener en cuenta el hecho de que, aunque se
recurra a la utilización de herramientas diamantadas, la probeta es
en este momento muy frágil y que el número de piezas de desecho es
relativamente importante.
Claims (15)
1. Órgano de un elemento de dosificación de
fluido, de producto pastoso o pulverulento que presenta una
superficie exterior substancialmente cilíndrica apropiada para
resistir unos gradientes térmicos y/o unas solicitaciones mecánicas
que comprende, dispuestos concéntricamente uno con respecto al
otro:
- -
- una parte de material cerámico (6, 16) destinada a entrar en contacto con el fluido, que presenta una superficie exterior sustancialmente cilíndrica,
- -
- un soporte de material polímero (14, 22) sobremoldeado sobre la parte de material cerámico (6, 16),
caracterizado porque la parte de material
cerámico (6, 16) presenta, sobre su cara lateral externa, por lo
menos un relieve (24) que impide cualquier movimiento relativo de
esta parte y del soporte y que reparte las tensiones generadas por
la diferencia entre los coeficientes de dilatación de los materiales
cerámico y polímero, comprendiendo este por lo menos un relieve
(24) por lo menos una ranura helicoidal (24) dextrógira y por lo
menos una ranura helicoidal (24) levógira que se extienden sobre la
superficie de la parte cerámica en contacto con el soporte de
material polímero.
2. Órgano según la reivindicación 1,
caracterizado porque la parte de material cerámico (6, 16) es
una pieza hembra (6) en forma de manguito, formando el soporte de
material polímero una envolvente (14) sobremoldeada sobre la cara
lateral exterior de este manguito (6) de cerámica.
3. Órgano según la reivindicación 2,
caracterizado porque este órgano es un cuerpo de bomba o una
inserción.
4. Órgano según la reivindicación 1,
caracterizado porque la parte de material cerámico (6, 16) es
una pieza cilíndrica macho (16), formando el soporte de material
polímero una envolvente (22) que recubre uno de los extremos de la
cara lateral exterior de esta pieza cilíndrica (16).
5. Órgano según la reivindicación 4,
caracterizado porque este órgano es un pistón.
6. Órgano según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende
además por lo menos una ranura periférica (26) dispuesta cerca de
por lo menos uno de los extremos de las superficie de la parte de
cerámica en contacto con el soporte de material polímero.
7. Órgano según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el por lo
menos un relieve (24) está formado por mecanizado, con extracción
de material.
8. Órgano según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el por lo
menos un relieve (24) tiene una profundidad comprendida entre 0,25
y 0,40 mm.
9. Órgano según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material
cerámico se selecciona de entre el grupo [alúmina, circonio,
nitruro de silicio, y sus compuestos].
10. Órgano según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el polímero
del soporte se selecciona de entre el grupo [PPS, PPSU, PSU, PEEK,
PEI, PES, PVDF].
11. Órgano según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque un extremo
por lo menos de la parte de cerámica (6, 16) en contacto con el
soporte de material polímero está achaflanado.
12. Procedimiento de fabricación de un órgano de
un elemento de dosificación de fluido compuesto que presenta una
interfaz sustancialmente cilíndrica apropiada para resistir unas
diferencias de temperatura y/o unas solicitaciones mecánicas,
caracterizado porque comprende las operaciones
siguientes:
- preparar una mezcla de composición adecuada
para la obtención después de cocción de un material cerámico
adaptado para el mecanizado;
- preparar una probeta que presenta una
superficie exterior sustancialmente cilíndrica por moldeo o
extrusión de esta mezcla;
- precocer esta probeta a baja temperatura;
- desbastar esta probeta;
- realizar por lo menos un relieve (24) que
comprende por lo menos una ranura helicoidal dextrógira (24) y por
lo menos una ranura helicoidal levógira (24) sobre la superficie
lateral de esta pieza cerámica;
- sinterizar a alta temperatura esta probeta, de
manera que se obtenga una pieza cerámica (6, 16) de dimensiones
adecuadas;
- precalentar esta pieza cerámica a una
temperatura compatible con el contacto con un material polímero;
- colocar esta pieza cerámica en un molde de
sobremoldeo precalentado;
- inyectar el molde de sobremoldeo un material
polímero;
- enfriar y extraer la pieza compuesta obtenida
fuera del molde de sobremoldeo; y
- repartir mediante el por lo menos un relieve
(24) las tensiones susceptibles de producirse en la interfaz de la
pieza compuesta cuando ésta es sometida a un choque térmico.
13. Procedimiento de fabricación según la
reivindicación 12, caracterizado porque la realización de
relieves sobre la superficie lateral del elemento cerámico se
realiza por mecanizado en el momento del desbastado de la probeta,
después de la precocción a baja temperatura.
14. Procedimiento de fabricación según una de
las reivindicaciones 12 ó 13, caracterizado porque comprende
además la operación siguiente:
- recocido de la pieza compuesta obtenida por
sobremoldeo.
15. Procedimiento de fabricación según una de
las reivindicaciones 12 a 14, caracterizado porque los
relieves son preformados cuando tiene lugar el moldeo y/o
mecanizados después de sinterización a alta temperatura.
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