ES2963834T3

ES2963834T3 - Sistema de suministro de resina para moldeo por transferencia de resina (RTM) y procedimiento relacionado

Info

Publication number: ES2963834T3
Application number: ES18206913T
Authority: ES
Inventors: André Bertin
Original assignee: Coexpair S A
Current assignee: Coexpair S A
Priority date: 2017-11-20
Filing date: 2018-11-19
Publication date: 2024-04-02
Anticipated expiration: 2038-11-19
Also published as: EP3486076B1; PT3486076T; HUE064323T2; EP4234217A3; MA47484A; US20190152111A1; US11305471B2; BR102018073788B1; EP4234217A2; CA3024743A1; AU2018267560A1; EP3486076A1; FI3486076T3; DK3486076T3; BR102018073788A2; PL3486076T3; MX2018014207A

Abstract

Sistema de suministro de resina en el que el material de resina se almacena en una bolsa (120) en estado desgasificado, listo para su uso. La bolsa comprende una porción de cuerpo (122) que forma un depósito para material de resina y una porción de conector (125) en comunicación fluida con la misma. La porción de conector incluye una salida (127) que está configurada para conectarse a un cabezal de inyector (180) de un conjunto de inyector (100), siendo conectable el cabezal de inyector a un molde por medio de un tubo de conexión para proporcionar un suministro de resina (130).) al mismo. La bolsa está configurada para poder montarse en una carcasa (110) del conjunto de inyector y se comprime mediante la presión hidrostática del agua que rodea la bolsa en una cámara (115) de la carcasa. La aplicación de presión mediante un pistón (150) que se mueve en una dirección (155) transfiere presión al agua y luego a la bolsa de manera controlada para proporcionar el suministro de resina al molde. Después del uso, la bolsa se retira y se desecha, eliminando así sustancialmente la necesidad de limpiar la carcasa después del uso. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de suministro de resina para moldeo por transferencia de resina (RTM) y procedimiento relacionado Campo de la invención

La presente invención se refiere a mejoras en o relativas a sistemas de suministro de resina, y se refiere más en particular, aunque no exclusivamente, a sistemas de suministro de resina para sistemas de inyección de moldeo por transferencia de resina (RTM) y/o moldeo por transferencia de resina de igual cualificación (SQRTM).

Antecedentes de la invención

La resina epoxi se utiliza ampliamente en muchas industrias y se considera un producto autorreactivo. Por "autorreactivo" se entiende que la resina envejece, se degrada y/o fragua cuando supera una determinada masa o volumen y es exotérmica. Esto significa que en los procedimientos de moldeo por transferencia de resina (RTM) y moldeo por transferencia de resina de igual cualificación (SQRTM) sólo se manipulan cantidades relativamente pequeñas de resina, por ejemplo, hasta 10 kg.

En los procedimientos de RTM, la resina se inyecta en un molde a partir de un depósito de resina situado en un cartucho o carcasa destinado a situarse cerca del molde. La resina se coloca en el cartucho o la carcasa y se calienta para que el depósito de resina alcance una temperatura de inyección, normalmente entre 80 °C y 120 °C, y se desgasifica para eliminar el aire del depósito antes de la inyección. El procedimiento de desgasificación también puede eliminar cualquier residuo de agua y/o acetona que quede en el cartucho o la carcasa después de que se haya limpiado tras un procedimiento de inyección anterior, y antes de que la resina se coloque en su interior para el siguiente procedimiento de inyección. La resina puede desgasificarse antes de colocarla en el cartucho o la carcasa. Alternativamente, la resina puede desgasificarse después de haber sido colocada en el cartucho o la carcasa. El procedimiento de inyección se controla mediante un pistón situado en el interior del cartucho o la carcasa, que aplica presión a la resina en el depósito de resina para forzarla a salir del cartucho o la carcasa y entrar en el molde.

El documento US-A-2014/0117571 describe un conjunto de cartucho reutilizable para su uso con un inyector RTM en el que la preparación y el procesamiento de la resina pueden prepararse fuera de línea y no afecta al tiempo de ciclo del inyector. El conjunto de cartucho comprende una carcasa con un cabezal inyector configurado para ser conectado al inyector RTM para suministrar resina al mismo y un pistón configurado para ser movido por una disposición de pistón para transferir resina del cartucho al inyector RTM. Una vez agotada la resina contenida en la carcasa, el conjunto de cartuchos se limpia y se rellena antes de su siguiente uso. Los conjuntos de cartuchos llenos pueden almacenarse en frío hasta que estén listos para su uso y, cuando se seleccionan para su uso, la resina de un conjunto de cartuchos se calienta a una temperatura adecuada para su inyección en un molde.

Sin embargo, la limpieza de este tipo de cartuchos requiere mucho tiempo, ya que es necesario desmontar el cabezal inyector y el pistón de la carcasa, limpiar el cabezal inyector y el pistón y volver a montarlos después de la limpieza. Durante la limpieza, la resina que queda en la carcasa debe eliminarse con acetona, para lo cual es necesario llevar ropa protectora.

A continuación, el conjunto del cartucho ensamblado de nuevo debe probarse para garantizar que está completamente sellado antes de llenar la carcasa con una cantidad medida de resina y, a continuación, sellar el conjunto del cartucho para su almacenamiento. El llenado del conjunto de cartuchos puede ser peligroso, ya que la resina debe calentarse antes de llenar el cartucho y se transporta desde una estación de calentamiento hasta el cartucho mientras está caliente. Hay que tener cuidado, ya que la resina es exotérmica. Además, la resina debe desgasificarse mientras está en el conjunto del cartucho (normalmente entre 15 y 30 minutos antes de la inyección al vacío a una temperatura entre 80 °C y 120 °C para evitar que aparezcan burbujas como defectos en el componente inyectado hecho de la resina. Además, el conducto que va del cartucho al molde debe estar libre de aire para minimizar el riesgo de defectos en el componente final.

El SQRTM es un procedimiento de moldeo cerrado que combina el procesamiento de preformas y el moldeo líquido para producir una pieza de calidad autoclave sin necesidad de autoclave. Estas piezas son adecuadas para su uso en la industria aeroespacial. La preforma ya ha sido moldeada e impregnada de resina antes de introducirla en el molde. Una vez cerrado el molde y aplicada la presión y el calor, sólo es necesario inyectar una pequeña cantidad adicional de resina alrededor de la pieza para ejercer la presión hidrostática necesaria para consolidar la preforma en el molde y eliminar las burbujas de gas que puedan formarse durante el fraguado de la resina. En efecto, la resina adicional se utiliza para mantener la presión dentro del molde mientras la pieza se cura bajo calor y presión. La resina adicional se inyecta desde un cartucho o una carcasa como se ha descrito anteriormente con referencia a RTM.

Tanto en el procedimiento RTM como en el SQRTM, el cartucho o la carcasa suelen estar montados en un carro con una pequeña cantidad de resina en el depósito de resina, de modo que pueda trasladarse fácilmente a una zona de seguridad en caso de que la resina se vuelva demasiado reactiva. La cuestión de la seguridad se aborda con un carro móvil que puede retirarse del área de trabajo a un área segura. Además, el uso de pequeñas cantidades de resina para el procedimiento de inyección reduce la cantidad de material de resina reactiva caliente que puede volverse exotérmica.

En los procedimientos RTM y SQRTM, el flujo de resina desde el cartucho o la carcasa hasta el molde debe controlarse cuidadosamente y, una solución es utilizar un motor paso a paso para accionar el movimiento del pistón para expulsar la resina del cartucho o la carcasa. Se controla la presión en el material de resina para determinar el flujo. En muchos casos, se puede aplicar una presión neumática controlada directamente sobre la resina o se puede utilizar para accionar el pistón. Sin embargo, con la presión neumática controlada, si se detecta una temperatura y/o un caudal mayores durante el procedimiento de inyección, es difícil reducir la presión aplicada al material de resina para compensar la temperatura y/o el caudal mayores.

Cuando se precarga la resina en el cartucho o la carcasa, sigue siendo esencial desgasificar el material de resina antes de precargarlo en el cartucho o la carcasa aplicando vacío y calor, por ejemplo, a una temperatura de aproximadamente 120 °C, que es superior a las temperaturas de moldeo por inyección. La resina a esta temperatura debe controlarse y manipularse con cuidado debido a su reactividad exotérmica.

El documento WO2014/126473 desvela una bolsa para su uso en un conjunto inyector, comprendiendo la bolsa una porción de cuerpo configurada para formar un depósito de material para un material inyectable, y una porción de conector configurada para estar en comunicación fluida con la porción de cuerpo para proporcionar un suministro de material desde el depósito de material en la porción de cuerpo.

Los documentos WO2016/055473, EP0992438 y US4651897 desvelan conjuntos de inyectores para comprimir el material inyectable y expulsarlo fuera del conjunto de inyectores.

Resumen de la invención

Es un objeto de la presente invención proporcionar soluciones a los problemas de los sistemas de inyección de la técnica anterior.

Es un objeto de la presente invención proporcionar un depósito de material de resina que pueda unirse fácilmente a un cabezal inyector para dispensar material de resina a una velocidad controlada con precisión y que elimine la necesidad de limpiar un conjunto inyector entre procedimientos de inyección.

Es otro objeto de la presente invención proporcionar un conjunto de inyectores en el que el depósito del material de resina se puede conectar fácilmente y se proporciona un suministro de resina en el que no se requiere un desmontaje y un reensamblaje que consuma mucho tiempo.

Es aún otro objeto de la presente invención proporcionar un depósito de resina desechable en el que la resina se suministra en una forma desgasificada.

Es un objeto adicional de la presente invención proporcionar un control de flujo preciso para la resina que se inyecta desde un conjunto inyector.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar un procedimiento de utilización del conjunto inyector para dispensar material de resina a un molde al que está conectado, que sea más eficaz que los procedimientos conocidos. De acuerdo con la presente invención, se proporciona un conjunto inyector según la reivindicación 1.

El uso de una bolsa de este tipo en un conjunto inyector elimina la limpieza de la carcasa y de los componentes asociados después de su uso, ya que todo el material de resina queda retenido dentro de la bolsa y de cualquier tubo de conexión.

Además, al reducir el volumen de la carcasa sellada cuando tanto el pistón como el cabezal inyector están situados en los extremos respectivos de la carcasa, se aplica presión a la bolsa para proporcionar un suministro de resina a un molde al que está conectado el conjunto inyector.

En una realización, el cabezal inyector comprende un cabezal inyector calentado configurado para calentar el material dentro del depósito de material antes del suministro de material desde la porción de conector. Al tener un cabezal inyector calentado, el material del depósito puede calentarse cerca de la porción de conector y será suficientemente fluido (baja viscosidad) para fluir a través de la porción de conector y el tubo de conexión asociado hasta un molde. El conjunto inyector comprende además un mecanismo de bloqueo configurado para fijar el cabezal inyector a la carcasa. En una realización, el cabezal inyector incluye un mecanismo de bloqueo configurado para asegurar el cabezal inyector a la carcasa. El mecanismo de bloqueo garantiza que el cabezal inyector quede sellado dentro de la carcasa, de modo que las presiones de inyección ejercidas por el pistón puedan acomodarse con seguridad.

En una realización, el cabezal inyector comprende una primera porción y una segunda porción unidas entre sí por bisagras, estando la primera y la segunda porciones configuradas para moverse una con respecto a la otra entre una posición abierta y una posición cerrada y definiendo una abertura en la posición cerrada a través de la cual la porción de conector de la bolsa está configurada para extenderse.

Al tener un cabezal inyector dividido, es posible encerrar y montar fácilmente la bolsa dentro de la cámara de la carcasa. En esta realización, la porción de conector de la bolsa puede conectarse directamente a una manguera configurada para suministrar material inyectable a un molde.

La primera y la segunda porción están configuradas para sellarse entre sí y contra la porción de conector de la bolsa cuando está en posición cerrada.

Los sellos previstos garantizan que la carcasa del conjunto inyector sea capaz de mantener una alta presión en su interior para proporcionar un suministro de material controlado con precisión al molde al que está conectada la porción de conector de la bolsa.

En una realización, al menos una abertura puede estar formada en la carcasa, la al menos una abertura está configurada como una salida de fluido para la descarga de fluido de la cámara, el fluido se introduce en la cámara a través del extremo proximal de la carcasa. Se puede proporcionar una válvula para controlar la descarga de fluido de la cámara dentro de la carcasa.

La aplicación de un fluido alrededor de la bolsa reduce el riesgo de que se produzca una reacción exotérmica en caso de sobrecalentamiento de la resina. Además, se puede utilizar una circulación de fluido alrededor de la bolsa para enfriar la resina en caso de que se detecte una reacción exotérmica.

En una realización, se forman dos aberturas en la carcasa donde una de las aberturas forma una entrada de fluido configurada para introducir líquido en la cámara dentro de la carcasa y la otra apertura forma una salida de fluido para descargar fluido de la cámara en la carcasa.

De este modo, una vez que la bolsa se ha ensamblado dentro de la carcasa y se ha conectado al cabezal inyector o a través de él, se puede introducir fluido en la carcasa para llenar un espacio que queda en la cámara entre la bolsa y la pared interna de la carcasa. La introducción de dicho fluido garantiza que la presión aplicada por el movimiento del pistón hacia el extremo proximal de la carcasa se aplique a la bolsa por medio del fluido y no directamente por el pistón. Esto tiene la ventaja de poder controlar con precisión la cantidad de material suministrado desde la porción de conector de la bolsa en función de la presión aplicada por el pistón.

La ubicación de la entrada y la salida son tal que no interfieren con la operación del pistón, y, en una realización, la entrada y la salida se encuentran adyacentes dentro de la carcasa, y en otra realización, la entrada y la salida se encuentran diametralmente opuesto una de la otra dentro de la carcasa.

En una realización, la entrada de fluido y la salida de fluido están configuradas para conectarse a un depósito de fluido. En otra realización, el depósito de fluido incluye una bomba para bombear fluido en la carcasa a través de la entrada de fluido. En esta realización, el fluido puede drenarse de la carcasa a través de la salida de fluido. La entrada de fluido y la salida de fluido pueden incluir cada una, válvulas para sellar una cantidad predeterminada de fluido en la carcasa.

El fluido es un fluido incompresible. Esto tiene la ventaja de que el fluido no se comprime cuando se aplica presión a la cámara por el pistón y la presión aplicada se transfiere a través de ella a la bolsa para proporcionar el suministro de material.

En una realización, el fluido comprende agua. Esto tiene la ventaja de ser fácilmente disponible y es efectivamente inerte con respecto al material de resina dentro de la bolsa.

En otra realización, el agua es agua precalentada, y, tiene la ventaja de calentar el material de resina en la bolsa a una temperatura adecuada para formar el suministro de resina para el moldeo por inyección.

En una realización, el conjunto comprende además un desgasificador de burbujas configurado para desgasificar el fluido dentro de la cámara. Es importante que no haya gas ni aire en el fluido de la cámara, ya que la transferencia de presión a través del fluido debe ser hidrostática y no debe incluir ninguna compresión de gas o aire, lo que reduciría la precisión del control de caudal para el suministro de material. El desgasificador de burbujas puede estar montado en el cabezal inyector o en una pared de la carcasa y está configurado para estar en comunicación fluida con la cámara.

Se proporciona un sensor de presión para detectar la presión del fluido dentro de la cámara. Mediante la medición precisa de la presión aplicada al fluido, es posible proporcionar un flujo controlado con precisión para el suministro de material desde la bolsa. Los cambios en la presión aplicada por el cabezal del pistón al fluido dan lugar a cambios asociados en el caudal del suministro de material de la bolsa. El sensor de presión puede montarse en el pistón, en el cabezal inyector o en una pared lateral de la carcasa, y está configurado para detectar la presión dentro de la cámara. En una realización, un calefactor puede estar configurado para estar situado en una pared externa de la carcasa para calentar el fluido dentro de la cámara, el calor se transfiere desde el calefactor y la carcasa al fluido y luego a la bolsa situada en la cámara.

Al calentar el fluido en la cámara, el material de la bolsa también se calienta a una temperatura adecuada para el flujo del material hacia el molde.

Utilizando un motor paso a paso se puede controlar el movimiento del pistón y obtener un control preciso de la presión dentro de la cámara causada por el movimiento del pistón.

De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, se proporciona un procedimiento según la reivindicación 7 para inyectar material en un molde utilizando un conjunto inyector descrito anteriormente

Mediante el uso de la bolsa, es posible simplificar el procedimiento de moldeo por inyección proporcionando una forma rápida y sencilla de proporcionar un suministro de material para el moldeo por inyección sin las desventajas de los sistemas convencionales de moldeo por inyección.

De acuerdo con la presente invención, el procedimiento puede comprender además la etapa de controlar el flujo de material de la bolsa de acuerdo con la presión hidrostática aplicada.

De este modo, se puede obtener un control preciso del flujo de material, ya que la presión hidrostática dentro de la cámara es una indicación de la posición de un pistón dentro de la carcasa y, por tanto, del volumen de la cámara. El volumen de la cámara y, en consecuencia, la presión en su interior, se controla mediante el movimiento de un pistón dentro de la carcasa. El movimiento del pistón se controla con precisión utilizando, por ejemplo, un motor paso a paso para presurizar el fluido en la cámara, creando así la presión hidrostática para la compresión de la bolsa. El movimiento del pistón se mide y controla para garantizar aumentos precisos de la presión hidrostática medida para proporcionar el control preciso del flujo de material. Naturalmente, la medición de la posición del pistón dentro de la carcasa determina la presión aplicada al fluido, y la medición de la presión hidrostática aplicada a la bolsa proporciona el control del flujo de material desde la misma.

El procedimiento puede comprender además las etapas de:

f) cuando se haya dispensado la cantidad deseada de material de la bolsa, desconectar el cabezal inyector del molde; g) extracción del cabezal inyector de la carcasa;

h) extracción de la bolsa del conjunto inyector; y

i) eliminación de la bolsa.

De este modo, toda la resina residual queda retenida en la bolsa y puede simplemente desecharse, con lo que no es necesario limpiar la carcasa ni el cabezal del pistón con disolventes como la acetona, y la limpieza del cabezal inyector es mínima, dependiendo de cómo se una la bolsa al mismo. Si la porción de conector de la bolsa se conecta directamente al cabezal inyector, será necesario limpiar un poco el cabezal inyector.

Sin embargo, si el cabezal inyector está dividido como se ha descrito anteriormente y la porción de conector se extiende a través de una abertura en el cabezal inyector, no será necesaria la limpieza. Naturalmente, cualquier tubo de conexión o mangueras utilizadas pueden ser limpiados o reemplazados, pero esto es relativamente menor en comparación con tener que limpiar la carcasa y el pistón del conjunto inyector.

Además, se mejora la seguridad, ya que no es necesario transferir material caliente de una etapa de calentamiento a la carcasa del inyector. Si el material debe transferirse desde una etapa de calentamiento, esto se hace en la bolsa. La seguridad también mejora porque la bolsa está rodeada de un fluido que puede disipar el calor cuando el material es una resina que presenta un riesgo de reacción exotérmica.

Breve descripción de los dibujos

Para una mejor comprensión de la presente invención, a continuación se hará referencia, a modo de ejemplo, a los dibujos adjuntos en los que:

La Figura 1 ilustra una vista esquemática en sección transversal a través de una realización de un conjunto inyector para su uso en inyectores RTM/SQRTM de acuerdo con la presente invención;

La Figura 2 es similar a la Figura 1 pero ilustra una segunda realización de un conjunto inyector de acuerdo con la presente invención;

La Figura 3 es similar a las Figuras 1 y 2 pero ilustra una tercera realización de un conjunto inyector de acuerdo con la presente invención;

La Figura 4 ilustra un cabezal inyector para el conjunto de inyección de acuerdo con la presente invención en su posición cerrada;

La Figura 5 muestra el cabezal inyector de la Figura 4 en posición abierta;

Las Figuras 6a y 6b ilustran un conector para una bolsa de acuerdo con la presente invención y

La Figura 7 es similar a la Figura 1 pero ilustra una cuarta realización de un conjunto inyector de acuerdo con la presente invención.

Descripción de la invención

La presente invención se describirá con respecto a realizaciones particulares y con referencia a ciertos dibujos En los dibujos, el tamaño de algunos de los elementos puede ser exagerado y no estar dibujado a escala con fines ilustrativos.

El término "bolsa", tal como se utiliza en esta invención, se refiere a un depósito de resina preparado previamente en el que la resina se ha desgasificado lista para su uso.

Los términos "cartucho", "carcasa" o "cilindro" utilizados en esta invención se refieren a una carcasa cilíndrica alargada de pistón que puede formar un depósito para un fluido inerte y en la que se encuentra la bolsa para calentarla antes de proporcionar un suministro de resina para la inyección. El término "cartucho" tiende a indicar un componente extraíble y rellenable, y, los términos "carcasa" y "cilindro" son más generales y cada término también pretende incluir un componente extraíble y rellenable.

El término "pistón", tal como se utiliza en esta invención, se refiere a una pieza montada de forma móvil dentro de la carcasa. El pistón sella un extremo de la carcasa. El movimiento del pistón dentro de la carcasa aumenta o disminuye la presión dentro del cartucho, la carcasa o el cilindro.

El término "cabezal inyector", tal como se utiliza en esta invención, se refiere a una pieza montada de forma desmontable en la carcasa en un extremo alejado del pistón. El cabezal inyector monta la bolsa dentro de la carcasa. El término "conjunto de inyección", tal como se utiliza en esta invención, se refiere a un conjunto de cartucho, carcasa o cilindro con el pistón en un extremo y el cabezal inyector en el otro extremo conectado a la bolsa.

El término "material inyectable", tal como se utiliza en esta invención, se refiere a un material que puede utilizarse para el moldeo, en particular, pero no exclusivamente, una resina que puede utilizarse para los procedimientos RTM y SQRTM.

De acuerdo con las realizaciones de la presente invención, la resina es precargada y sellada en una bolsa comprimible, la bolsa se almacena a una temperatura adecuada para evitar la activación prematura de la resina. Cada bolsa incluye una etiqueta de identificación por radiofrecuencia (RFID) que almacena información relativa a las propiedades de la resina, la fecha de fabricación de la resina, la fecha de almacenamiento, etc. La bolsa está formada por una porción de cuerpo que forma un depósito para el material de resina que se va a inyectar y una porción de conector configurada para conectarse a un inyector en una de sus salidas, estando la porción de conector en comunicación fluida con la porción de cuerpo.

La bolsa se puede montar dentro del inyector, que comprende un cilindro o carcasa con un cabezal inyector extraíble en el que se puede montar la bolsa en un extremo. Un pistón motorizado situado en el otro extremo del cilindro o de la carcasa sirve para presurizar el interior del cilindro una vez ensamblado. Puede utilizarse un motor paso a paso para mover el pistón. El cilindro contiene agua para rodear la bolsa. La disposición del pistón presuriza el interior del cilindro para aplicar presión al agua en el cilindro, que, a su vez, debido a la presión hidrostática, presuriza el material de resina en la bolsa para proporcionar un suministro de resina a través de la salida de la porción de conector y la tubería que conecta la porción de conector a un molde. Después de su uso, el tubo se desconecta del molde, se retira el cabezal inyector y la bolsa se retira y se desecha con el tubo conectado, y, no hay necesidad de limpiar el interior del cilindro o la carcasa u otros componentes del conjunto del inyector.

La adición de agua crea una presión hidrostática uniforme alrededor de la bolsa, evitando que se rompa debido a una presión distribuida de forma desigual. Además, el agua permite transferir calor a la bolsa desde un calefactor externo, un pistón calentado, un cabezal inyector calentado o una combinación del calefactor externo, el pistón calentado y el cabezal inyector calentado. Como se utiliza presión hidrostática para comprimir la bolsa, ésta puede ser ligera y de un material barato. Además, el uso de agua proporciona un control preciso del flujo para el suministro de resina con respecto al volumen y al tiempo, es decir, en crni/min, mediante el desplazamiento controlado del pistón. La presencia de aire en la cámara de la carcasa afectaría gravemente al control preciso del flujo del suministro de resina, ya que el aire se comprimiría más fácilmente que el agua y no sería posible determinar el flujo exacto para una presión aplicada dada. El agua del cilindro se desgasifica para eliminar todas las burbujas de aire y poder controlar con precisión la transferencia de presión del pistón a la bolsa.

La bolsa tiene preferentemente un diámetro menor que el diámetro de la pared interna de la carcasa para facilitar la inserción de la bolsa. Una vez que la bolsa está completamente insertada y se ha añadido el agua (antes o después de la inserción de la bolsa), el cabezal inyector se fija al extremo proximal de la carcasa mediante un anillo roscado que encaja con una rosca complementaria en la pared externa de la carcasa o mediante un sistema de cuarto de vuelta que bloquea el cabezal inyector en su lugar en la carcasa.

El conjunto del cartucho ensamblado se conecta al molde mediante un tubo conectado al cabezal inyector y, en particular, a la porción de conector de la bolsa. La presión de inyección típica es de 7 bares (700 kPa) y puede variar entre 2 bares (200 kPa) y 30 bares (3 MPa) en función del conjunto de cartuchos concreto. En efecto, la presente invención proporciona una inyección de flujo controlado a altas presiones como se ha indicado anteriormente.

La presente invención está pensada para su uso tanto en sistemas de inyección RTM como SQRTM para proporcionar un control del procedimiento consistente y total de las resinas para los mismos. El caudal suministrado a los moldes mediante los sistemas inyectores se controla con precisión con caudales de 1 cm^friin a 1500 cm^friin a presiones de inyección de hasta 27 bares (2,7 MPa). El control y el monitoreo de la temperatura se proporcionan hasta 180 °C (pero en algunas implementaciones, puede ser posible operar a temperaturas de hasta 280 °C). Si el control del flujo no es esencial, puede utilizarse un accionamiento neumático para aplicar presión a la bolsa como alternativa a la disposición de un pistón accionado por motor, por ejemplo, utilizando un motor paso a paso.

La Figura 1 es una vista esquemática en sección transversal de un conjunto de inyector ensamblado 100 de acuerdo con una realización de la presente invención. El conjunto inyector 100 comprende una carcasa 110 que tiene un extremo distal 110a y un extremo proximal 110b con una cámara 115 que tiene un volumen ajustable definido entre el extremo distal y los extremos proximales 110a, 110b como se muestra. La carcasa 110 está cerrada por un pistón 150 en el extremo distal 110a y un cabezal inyector desmontable 180 en el extremo proximal 110b, como se describirá con más detalle a continuación.

Se entenderá fácilmente que los términos "distal" y "proximal" se refieren a los extremos de la carcasa con respecto a los dibujos y que estos términos pueden intercambiarse de acuerdo con la orientación del cartucho y su carcasa. Una bolsa 120 se puede montar dentro de la cámara 115 de la carcasa 110. La bolsa 120 comprende una porción de cuerpo 122 y una porción de conector 125 que está en comunicación fluida con el interior de la porción de cuerpo 122. La porción de conector 125 tiene una porción de salida 127 a través de la cual se proporciona un suministro de resina 130 a un molde (no mostrado) desde la bolsa 120. La porción de conector 125 también está configurada para conectarse al cabezal inyector 180 situado en el extremo proximal 110b de la carcasa 110 para retener la bolsa 120 en su lugar dentro del conjunto inyector 100. La porción de conector 125 puede estar conectada directamente al cabezal inyector 180 o puede estar soportada únicamente por el cabezal inyector con la tubería conectada directamente al molde por medio de una válvula (no mostrada).

Las aberturas 110c, 110d se proporcionan en una pared de la carcasa 110 para la conexión a un suministro de agua (no mostrado) con el agua entrando en la carcasa 110, como se muestra por la flecha 145, y saliendo de la carcasa 110, como se muestra por la flecha 140. Las aberturas 110c, 110d comprenden una entrada y una salida respectivas para el agua.

El suministro de agua puede comprender un depósito que alimenta la carcasa 110 (flecha 145) durante una fase de llenado y recibe el agua devuelta por la carcasa 110 (flecha 140) durante una fase de vaciado. Se puede proporcionar una bomba para llenar la cámara 115 con agua del depósito y para vaciar el agua de la cámara al depósito. En una realización alternativa, el suministro de agua puede comprender cualquier otro medio adecuado para llenar la carcasa 110 del conjunto inyector 100 con agua alrededor de la bolsa 120, por ejemplo, no se proporciona ninguna entrada o salida y el agua se introduce y extrae a través del extremo proximal abierto 110b de la carcasa. En otra realización, una salida puede estar provista de una válvula para vaciar el agua introducida a través del extremo proximal abierto 110b.

Aunque se describe un suministro de agua, puede utilizarse un suministro de cualquier otro fluido inerte adecuado. Por "inerte" se entiende que no reacciona con la resina de la bolsa. Pueden utilizarse otros fluidos capaces de aplicar una presión hidrostática determinable a la bolsa.

El pistón 150 en el extremo distal 110a de la carcasa 110 está configurado para ajustar, es decir, reducir, el volumen de la cámara 115 de la carcasa 110 mediante movimiento en la dirección de la flecha 155. A medida que disminuye el volumen de la cámara 115, el agua que contiene transfiere presión a la bolsa 120, comprimiendo así la porción del cuerpo 122 de la misma para hacer que la resina fluya desde la porción de cuerpo 122 a través de la porción de conector 125 y la salida 127 para proporcionar el suministro de resina 130 al molde (no mostrado).

La carcasa 110 y el pistón 150, cuando el cabezal inyector 180 está unido a la carcasa, definen una disposición de pistón sellado en la que se encuentra la bolsa 120.

El pistón 150 puede ser accionado por cualquier motor adecuado (no mostrado) bajo el control de un controlador del sistema (tampoco mostrado). En una realización, el motor comprende un motor eléctrico y, en otra realización, puede utilizarse un actuador neumático o hidráulico para mover el pistón 150 en la dirección de la flecha 155. El pistón 150 puede calentarse para transferir calor al agua y luego al material de resina dentro de la bolsa 120.

El pistón 150 puede comprender una configuración de sellado que permite mantener una alta presión dentro de la cámara 115 cuando el pistón 150 se mueve en la dirección indicada por la flecha 155. En efecto, el pistón 150 forma una pared móvil en el extremo distal 110a de la carcasa 110 y el sensor de presión 170 está montado en ella. La configuración de sellado se proporciona entre el pistón 150 y la pared interna 110f de la carcasa 110 para que el agua no escape entre el pistón y la pared interna de la carcasa.

Como la cámara 115 sólo contiene un fluido inerte, como agua, no es necesario limpiar la carcasa después de cada uso. La limpieza sólo sería necesaria si parte del material de resina se escapara de la bolsa. Al no tener que limpiar la configuración de sellado después de cada uso, se aumenta la vida útil de la misma, ya que una de las principales causas de degradación de las juntas es la necesidad de limpieza.

Un calefactor externo 160, por ejemplo, un calefactor eléctrico, puede proporcionarse a lo largo de la pared externa 110e de la carcasa 110 para calentar la pared de la carcasa y asegurar que el agua en la cámara 115 de la misma esté a una temperatura adecuada que permita que la resina fluya libremente desde la porción de cuerpo 122 de la bolsa 120 a través de la porción de conector 125 y la salida 127 para formar el suministro de resina 130 cuando la bolsa es comprimida por el agua circundante en la cámara 115. El calefactor externo 160 puede proporcionarse además para, o como alternativa a, calentar el pistón 150.

En una realización, el agua se calienta a unos 80 °C para que esté a una temperatura inferior a la temperatura de inyección. Esta temperatura más baja proporciona refrigeración a la bolsa 120, de modo que el material de resina que contiene permanece seguro, es decir, no alcanza su temperatura de reacción exotérmica.

El pistón 150 dispone de un sensor de presión 170 para medir la presión ejercida sobre el agua dentro de la cámara 115 de la carcasa 110 debido al movimiento del pistón en la dirección de la flecha 155, proporcionando así una indicación de la presión aplicada a la bolsa 120. No obstante, el sensor de presión 170 puede montarse en cualquier otro lugar adecuado del conjunto de inyección, por ejemplo, en el cabezal inyector 180 o a través de la pared externa 110e de la carcasa 110.

El cabezal inyector 180 montado en el extremo proximal 110b de la carcasa 110 está configurado para ubicar la porción de conector 125 de la bolsa 120 con respecto a la carcasa 110. El cabezal inyector 180 sella el extremo proximal 110b de la carcasa 110 para que el agua dentro de la cámara 115 no escape entre el cabezal inyector 180 y una pared interna 110f de la carcasa 110 o alrededor de la porción de conector 125 de la bolsa 120 y el cabezal inyector 180 cuando se aplica presión por el cabezal del pistón 150.

El cabezal inyector 180 está provisto de un mecanismo de bloqueo 185 para bloquearlo en su posición. El mecanismo de bloqueo 185 puede comprender un anillo configurado para unirse al extremo proximal de la pared 110e y una superficie del cabezal inyector 180.

Alternativamente, el cabezal inyector 180 puede estar conformado para incluir el mecanismo de bloqueo teniendo una porción de borde (no mostrada) que está configurada para proyectarse sobre la pared externa 110e de la carcasa 110 cuando se monta sobre la misma, teniendo el borde una rosca interna que está configurada para engranar con una rosca externa formada en la pared externa de la carcasa 110.

Se proporciona un desgasificador de burbujas 190 en el cabezal inyector 180 para eliminar las burbujas dentro del agua en la cámara 115, de modo que la presión aplicada por el pistón 150 no comprima las burbujas de aire dentro del agua reduciendo la presión aplicada a la bolsa 120. Esta eliminación de las burbujas de aire garantiza que la presión medida sea la presión aplicada a la bolsa o esté relacionada con ella en una relación conocida.

La bolsa 120 lleva una etiqueta RFID 195 que permite determinar fácilmente las propiedades, etc., de la resina contenida en la bolsa tras su llenado.

Estas etiquetas pueden utilizarse para validar que la bolsa es original y no una copia, o que ha sido rellenada. Como alternativa a las etiquetas RFID, pueden utilizarse otros tipos de códigos legibles por máquina, por ejemplo, códigos de barras, códigos Qr y similares.

En una realización, el cabezal inyector 180 puede incluir un lector RFID (no mostrado) que está configurado para leer la etiqueta RFID 195 de la bolsa 120, de modo que cuando la bolsa se conecta al cabezal inyector, sólo funcionará cuando se haya validado que la etiqueta RFID es una bolsa auténtica.

La porción de cuerpo 122 de la bolsa 120 puede estar hecha de cualquier material flexible adecuado que pueda comprimirse para dispensar la resina en su interior a través de la comunicación fluida con el extremo conector 127, y a través de la cual la resina pueda calentarse con el agua circundante. Por ejemplo, un polímero sintético, tal como, polietileno (de baja densidad, densidad media, alta densidad o una combinación de los mismos), polipropileno, cloruro de polivinilo (PVC), poliéster, nylon, tereftalato de polietileno (PET) y una combinación de los mismos puede ser utilizado para la porción de cuerpo 122. También pueden utilizarse materiales elastoméricos para la porción de cuerpo 122, como poliuretano, caucho natural, polibutadieno, neopreno y silocona. Pueden utilizarse materiales similares o diferentes para la porción de conector 125, que debe ser más rígida que la porción de cuerpo, ya que no necesita comprimirse. De hecho, la compresión de la porción de conector 125 restringiría el flujo del suministro de resina desde la porción de cuerpo 122 al molde (no mostrado). Naturalmente, el material del que está hecha la bolsa 120 no es reactivo con la resina de su interior ni con el agua (u otro fluido inerte) de la cámara 115 que la rodea. La porción de conector 125 puede comprender un material más rígido que no se comprima y que pueda montarse fácilmente en el cabezal inyector 180, como se describe con más detalle a continuación.

La Figura 2 es similar a la Figura 1, pero con una configuración diferente del flujo de agua y un cabezal inyector diferente. En la Figura 2, el conjunto inyector 200 comprende una carcasa 210 que tiene una cámara 215 de volumen ajustable. La carcasa 210 tiene una porción distal 210a y una porción proximal 210b. Una bolsa 220 está montada dentro de la cámara 215 de la carcasa 210 con su porción de conector 225 que se extiende a través de un cabezal inyector 280 situado en el extremo proximal 210b de la carcasa 210. El extremo conector 225 está en comunicación fluida con la porción de cuerpo 222 de la bolsa 220 y tiene una salida 227 configurada para conectarse a un cabezal inyector 280 y proporcionar un suministro de resina 230 al mismo.

En esta realización, el cabezal inyector 280 incluye una porción de calefactor 287 que hace contacto con el extremo proximal de la bolsa 222 y el agua en la cámara 215 para calentar la resina a una temperatura adecuada para el moldeo por inyección, por ejemplo, 95 °C a 120 °C. De este modo, no todo el material de resina se calienta a la temperatura de moldeo por inyección y sólo se calienta la porción más cercana al cabezal inyector para proporcionar el suministro de resina 230.

Las aberturas 210c, 210d se proporcionan en la carcasa 210 para la conexión a un suministro de agua (no mostrado) que proporciona agua a la carcasa 210, como se muestra mediante la flecha 240, con agua que se retira de la carcasa 210, como se muestra mediante la flecha 245. Las aberturas 210c, 210d comprenden una entrada y una salida respectivas para el agua y están diametralmente opuestas en la carcasa 210 pero a diferentes distancias con respecto al extremo proximal 210b de la carcasa 210. Como se ha descrito anteriormente, el suministro de agua puede comprender un depósito que alimenta la carcasa 210 (flecha 240) (fase de llenado) y recibe el agua drenada de la carcasa 210 (flecha 245) (fase de vaciado). Puede preverse una bomba para una o varias de las fases de llenado y vaciado.

Un pistón 250 montado en el extremo distal 210a de la carcasa 210 está configurado para cambiar el volumen de la cámara 215 de la carcasa 210 mediante movimiento en la dirección de la flecha 255. Al disminuir el volumen de la cámara 215, el agua que contiene comprime la bolsa 220 y la resina pasa a través de la porción de conector 225 y la salida 227 para proporcionar el suministro de resina 230 para el cabezal inyector 280 del conjunto inyector 200. Como se describe con referencia a la Figura 1, puede proporcionarse un calefactor externo 260, por ejemplo, un calefactor eléctrico, para la carcasa 210 a fin de garantizar que el agua de la cámara 215 de la misma esté a una temperatura adecuada que permita que la resina fluya libremente desde la porción de cuerpo 222 de la bolsa 220 a través de la porción de conector 225 y la salida 227 para proporcionar el suministro de resina 230 cuando la bolsa es comprimida por el agua circundante en la cámara 215. Tal calefactor externo 260 puede implementarse además para, o como alternativa a, calentar el pistón 250, y, puede implementarse como una adición a la porción de calefactor 287 del cabezal inyector 280. Como se ha descrito anteriormente, el agua se calienta a aproximadamente 80 °C para que esté a una temperatura inferior a la temperatura de inyección, de modo que la bolsa 220 pueda enfriarse manteniendo el material de resina en su interior seguro.

El pistón 250 dispone de un sensor de presión 270 para medir la presión ejercida sobre el agua dentro de la cámara 215 de la carcasa 210, proporcionando así una indicación de la presión aplicada a la bolsa 220. Un cabezal inyector 280 está montado en el extremo proximal 210b de la carcasa 210 y sella el extremo de la misma para que el agua dentro de la cámara 215 no escape a través de ella cuando se aplica presión por el pistón 250 a medida que se mueve en la dirección de la flecha 255. Como se ha descrito anteriormente con referencia a la Figura 1, el sensor de presión 270 puede montarse en cualquier otro lugar adecuado del conjunto de inyección.

Se proporciona un desgasificador de burbujas 290 en el cabezal inyector 280 para eliminar las burbujas dentro del agua en la cámara 215, de modo que la presión aplicada por el pistón 250 no comprima las burbujas de aire dentro del agua y reduzca la precisión del control de flujo del material de resina desde la bolsa 220.

La bolsa 220 lleva una etiqueta RFID 295 que permite determinar fácilmente las propiedades, etc., de la resina contenida en la bolsa. Además, puede haber un lector RFID en el cabezal inyector para que el conjunto inyector sólo funcione con una bolsa cuya autenticidad haya sido validada.

El cabezal inyector 280 está provisto de un mecanismo de bloqueo 285 para bloquearlo en su posición. El mecanismo de bloqueo 285 puede comprender un anillo configurado para unirse al extremo proximal de la pared 210e y una superficie del cabezal inyector 280.

Alternativamente, el cabezal inyector 280 puede estar conformado para incluir el mecanismo de bloqueo teniendo una porción de borde (no mostrada) que está configurada para proyectarse sobre la pared externa 210e de la carcasa 210 cuando se monta sobre la misma, teniendo el borde una rosca interna que está configurada para engranar con una rosca externa formada en la pared externa de la carcasa 210.

Se entenderá fácilmente que las características descritas con referencia al cartucho 100 de la figura 1 son igualmente aplicables al cartucho 200 de la figura 2 yviceversa.

La Figura 3 ilustra otra realización de un conjunto inyector 300 de acuerdo con la presente invención. El conjunto inyector 300 comprende una carcasa 310 que tiene una cámara de volumen ajustable 315. La carcasa 310 tiene una porción distal 310a y una porción proximal 310b. Una bolsa 320 está montada dentro de la cámara 315 de la carcasa 310 con su porción de conector 325 que se extiende a través de un cabezal inyector 380 situado en el extremo proximal 310b de la carcasa 310 como se ha descrito anteriormente con referencia a las Figuras 1 y 2. El extremo conector 325 está en comunicación fluida con la porción de cuerpo 322 de la bolsa 320 y tiene una salida 327 configurada para conectarse a un cabezal inyector 380 y proporcionar un suministro de resina 330 al mismo.

En esta realización, la bolsa 320 incluye una porción de conector 425 (Figuras 6a y 6b) que comprende una primera porción 425a montada en una superficie interior de la porción de cuerpo 322 de la bolsa 320, y una segunda porción 425b montada en una superficie exterior de la porción de cuerpo de la bolsa como se describirá con más detalle con referencia a las Figuras 6a y 6b. La segunda porción está conectada a la primera porción para sujetar la porción de cuerpo entre la primera y la segunda porciones.

En esta realización, el cabezal inyector 380 se calienta con la porción de calefactor conformada 387 que hace contacto con la porción de conector 425 de la bolsa 322 para calentar la resina a una temperatura adecuada para el moldeo por inyección, por ejemplo, de 95 °C a 120 °C. En esta realización, la porción de calefactor conformada 387 está configurada para hacer contacto con la porción de conector 425. De este modo, no todo el material de resina se calienta a la temperatura de moldeo por inyección y sólo se calienta la porción más cercana al cabezal inyector para proporcionar el suministro de resina 330. El calentamiento del agua también puede conseguirse utilizando la porción de calefactor conformada 387, tal como se ha descrito anteriormente con referencia a la Figura 2.

El cabezal inyector 380 de esta realización, incluye una porción roscada central que se extiende a través del mismo. Una porción externa de la porción de conector 425 de la bolsa 320 tiene una porción roscada complementaria, como se describe con más detalle en referencia a las Figuras 6a y 6b, que permite conectar la bolsa 320 al cabezal inyector 380 a través de la porción roscada central del cabezal inyector. Aunque la porción externa de la porción de conector 425 de la bolsa 320 está roscada, se apreciará que una porción interna de la porción de conector también puede estar roscada para recibir un tubo de conexión que conecta el cabezal inyector al molde en un extremo del molde del tubo de conexión. Preferentemente, en el molde hay una válvula a la que se une el tubo de conexión durante el procedimiento de moldeado y curado, de modo que, al final del procedimiento de curado, el tubo de conexión pueda desconectarse simplemente de la válvula y desecharse con la bolsa.

Además, el cabezal inyector 380 incluye un mecanismo de bloqueo integral 385 para unir el cabezal inyector al extremo proximal 310b de la carcasa 310 de forma similar a la descrita anteriormente con referencia a las Figuras 1 y 2. Un pistón 350 montado en el extremo distal 330a de la carcasa 310 está configurado para cambiar el volumen de la cámara 315 de la carcasa 310 mediante movimiento en la dirección de la flecha 355. Al disminuir el volumen de la cámara 315, el agua que contiene comprime la bolsa 320 y la resina pasa a través de la porción de conector 425 y la salida 327 para proporcionar el suministro de resina 330 para el cabezal inyector 380 del conjunto inyector 300. En esta realización, el agua se añade a la cámara 315 de la carcasa 310, preferentemente antes de que la bolsa 320, conectada al cabezal inyector calentado 380 por el conector 425, se inserte en la cámara 315, ya que no hay entradas a través de las cuales se pueda introducir agua después de que el cabezal inyector encabezado se haya montado en el extremo proximal 310b de la carcasa 310. Tampoco se han previsto salidas por las que se pueda evacuar el agua. Sin embargo, en otras realizaciones, las entradas y salidas pueden proporcionarse de forma similar a las realizaciones de las Figuras 1 y 2. En otra realización, el agua se introduce en el extremo proximal abierto de la carcasa, y, una salida que tiene una válvula asociada puede estar situada en una posición adecuada en la pared de la carcasa 310 para permitir que la mayor parte del agua se drene de la cámara 315 bajo la fuerza de la gravedad.

Como se describe con referencia a las Figuras 1 y 2, se puede proporcionar un calefactor externo 360, por ejemplo, un calefactor eléctrico, para la carcasa 310 para asegurar que el agua en la cámara 315 de la misma esté a una temperatura adecuada que permita que la resina fluya libremente desde la porción de cuerpo 322 de la bolsa 320 a través de la porción de conector 425 y la salida 327 para proporcionar el suministro de resina 330 cuando la bolsa es comprimida por el agua circundante en la cámara 315. Dicho calefactor externo 360 puede implementarse además de la porción de calefactor 387 del cabezal inyector 380. Como se ha descrito anteriormente, el agua se calienta a aproximadamente 80 °C para que esté a una temperatura inferior a la temperatura de inyección, de modo que la bolsa 320 pueda enfriarse manteniendo el material de resina en su interior seguro.

Un sensor de presión 370 y un desgasificador de burbujas 390 están provistos en la pared de la carcasa 310 para medir la presión ejercida sobre el agua dentro de la cámara 315 de la carcasa 310 y para desgasificar el agua en la cámara respectivamente. Como se ha descrito anteriormente, el sensor de presión 370 proporciona una indicación de la presión aplicada a la bolsa 320, y el desgasificador de burbujas 390 elimina las burbujas del agua para garantizar que la presión sólo se aplica al agua por el movimiento del pistón 350 y después a la bolsa 320.

Como se ha descrito anteriormente, el cabezal inyector 380 está montado en el extremo proximal 310b de la carcasa 310 y sella el extremo de la misma para que el agua dentro de la cámara 315 no escape a través de ella cuando se aplica presión por el pistón 350 a medida que se mueve en la dirección de la flecha 355.

El cabezal inyector 380 está provisto de un mecanismo de bloqueo 385 para bloquearlo en su posición. El mecanismo de bloqueo 385 puede comprender un anillo configurado para unirse al extremo proximal de la pared 310e y una superficie del cabezal inyector 380.

Alternativamente, el cabezal inyector 380 puede estar conformado para incluir el mecanismo de bloqueo teniendo una porción de borde (no mostrada) que está configurada para proyectarse sobre la pared externa 310e de la carcasa 310 cuando se monta sobre la misma, teniendo el borde una rosca interna que está configurada para engranar con una rosca externa formada en la pared externa de la carcasa 310.

La bolsa 320 lleva una etiqueta RFID 395 que permite determinar fácilmente las propiedades, etc., de la resina contenida en la bolsa, tal como se ha descrito anteriormente. Además, puede haber un lector RFID en el cabezal inyector para que el conjunto inyector sólo funcione con una bolsa cuya autenticidad haya sido validada.

Aunque se han descrito configuraciones particulares de flujo de agua con referencia a las Figuras 1 a 3, son posibles otras configuraciones de flujo de agua. Por ejemplo, la entrada puede estar en una posición más alta en la pared de la carcasa con respecto a la salida, y, puede estar en el mismo lado de la carcasa o en un lado diferente.

Aunque la carcasa se ha descrito como cilíndrica, puede tener cualquier forma adecuada que permita situar un pistón en su extremo distal y un cabezal inyector en su extremo proximal, cumpliendo al mismo tiempo los requisitos de estanqueidad con la carcasa para impedir la salida de agua cuando la carcasa se llena de agua y se presuriza. Además, se apreciará que las porciones de cuerpo 122, 222, 322 de las bolsas 120, 220, 320 mostradas en las Figuras 1 a 3 pueden estar dimensionadas para tener un volumen que esté más cerca del volumen normal de la cámara 115, 215, 315, es decir, antes de que el pistón 150, 250, 350 comprima la cámara, que el mostrado y pueden llenar sustancialmente la cámara 115, 215, 315. Sin embargo, esto no es una limitación y las bolsas pueden tener tamaños diferentes.

Los cabezales inyectores 180, 280, 380 se describirán con más detalle haciendo referencia a las Figuras 4 y 5. Aunque el cabezal inyector 180 se describirá con más detalle en relación con la Figura 1, debe entenderse que el cabezal inyector 280 de la Figura 2 es prácticamente idéntico, y el cabezal inyector 380 de la Figura 3 tiene efectivamente las mismas características, aunque está calentado y tiene forma para entrar en contacto con la bolsa, como se describirá en relación con las Figuras 6a y 6b.

Las Figuras 4 y 5 ilustran, respectivamente, el cabezal inyector 180 en las posiciones cerrada y abierta, pero sin el desgasificador de burbujas 195. El cabezal inyector 180 comprende una primera porción 182 y una segunda porción 184 que definen una abertura central 186 a través de la cual se extiende la porción de conector 125 y la salida 127 de la bolsa 120 para su conexión al cabezal inyector (no mostrado) para el suministro de resina 130 al mismo. Las porciones primera y segunda 182, 184 están unidas entre sí mediante bisagras en un punto de giro 188, y, pueden moverse desde una posición cerrada como se muestra en la Figura 4 a una posición abierta como se muestra en la Figura 5. En la posición abierta, la porción de conector 125 puede situarse en la abertura central 186 antes de que las porciones primera y segunda 182, 184 se desplacen a la posición cerrada. En la posición cerrada, el cabezal inyector 180 está configurado para fijarse al extremo proximal 110b de la carcasa 110.

Naturalmente, las porciones primera y segunda 182, 184 incluyen medios para sellar las dos porciones juntas (no mostrados) alrededor de la porción de conector 125 de la bolsa 120 para evitar la salida de agua a través de las porciones conectoras 182a, 182b y 184a, 184b cuando están completamente ensambladas en el conjunto inyector 100. También se proporcionan medios de sellado alrededor de la circunferencia 180a del cabezal inyector 180 para evitar la salida de agua entre el cabezal inyector y la pared interna 110f del extremo proximal 110b de la carcasa con la que se une.

Como se ha descrito anteriormente, la conexión entre el cabezal inyector 180 y la carcasa 110 (o 210) puede ser una conexión roscada con el cabezal inyector 180 que tiene una rosca externa alrededor de su circunferencia y el interior de la carcasa que tiene una rosca interna complementaria. Aunque no se muestra, el cabezal inyector 180 puede tener una porción de borde que lleva una rosca interna para el acoplamiento con una rosca externa formada en la pared de la carcasa 110 (o 210 o 310).

Las figuras 6a y 6b ilustran otra realización de una bolsa 420 que tiene una porción de conector conductora de calor 425 para una mejor transferencia de calor entre un cabezal inyector calentado y el material de resina en la bolsa. La bolsa 420 comprende una porción de cuerpo 422 que forma un depósito para el material de resina, y, la porción de conector 425 tiene una primera porción 425a dentro de la porción de cuerpo 422 y una segunda porción 425b fuera de la porción de cuerpo 422, las porciones primera y segunda están conectadas entre sí por medio de tornillos 425c. En la porción de cuerpo 422 de la bolsa 420 hay una etiqueta RFID 495. La bolsa 420 es adecuada para su uso con la realización de la Figura 3, en la que la porción de calefactor conformada 387 del cabezal inyector 380 puede hacer contacto térmico con la porción de conector de la porción conductora de calor 425.

El uso de la bolsa 120 se describirá con referencia a la figura 1. El uso de la bolsa 220 de la Figura 2 es idéntico y no se describirá de nuevo con referencia al conjunto inyector 200.

Cuando se utiliza la bolsa 120 de acuerdo con la presente invención, se parte de un conjunto de cartucho 100 vacío, es decir, sin agua en su interior, y con el cabezal inyector (no mostrado) y el cabezal inyector 180 retirados. El pistón 150 se encuentra en una primera posición en el extremo distal 110a de la carcasa 110. Una bolsa 120 recuperada de almacenamiento y conectada al cabezal inyector (no mostrado). Si se utiliza el cabezal inyector 180, se separa, como se muestra en la Figura 5, de modo que la porción de conector 125 de la bolsa 120 pueda insertarse en una parte de un espacio que forma la abertura 186 cuando las porciones primera y segunda 182, 184 están cerradas, como se muestra en la Figura 4. Las porciones primera y segunda 182, 184 del cabezal inyector 180 están cerradas para sellarse contra la porción de conector 125 de la bolsa 120.

La bolsa 120 se inserta en la carcasa 110 a través del extremo proximal 110b. El cabezal inyector 180 está montado en el extremo proximal 110b de la carcasa 110 y sellado con respecto a la misma.

El calefactor externo 160 se enciende y se introduce agua en la cámara 115 de la carcasa 110 a través de la abertura 110c, como indica la flecha 145, para llenar la cámara. El exceso de agua fluye a través de la abertura 110d de vuelta al depósito como indica la flecha 140. Una vez que la cámara 115 está llena de agua, el suministro de agua se cierra para que un volumen predeterminado de agua esté presente en la cámara 115.

El calefactor externo 160 calienta la carcasa 110 que transfiere calor al agua por conducción. El agua se calienta hasta alcanzar los 80 °C y se deja estabilizar dentro de la cámara 115. El agua calentada calienta la porción de cuerpo 122 de la bolsa 120 y la resina que contiene, de modo que alcance una viscosidad adecuada para formar el suministro de resina 130 para el cabezal inyector (no mostrado).

El pistón 150 situado en el extremo distal 110a de la carcasa 110 se mueve entonces en la dirección de la flecha 155 para presurizar el agua dentro de la cámara 115. La presurización del agua comprime la porción de cuerpo 122 de la bolsa 120 de forma controlada, permitiendo que la resina fluya a través de la porción de conector 125 y la salida 127 para formar un suministro de resina 130 controlado con precisión para el molde (no mostrado). La posición del pistón dentro de la carcasa puede medirse y controlarse con precisión mediante un motor paso a paso, por ejemplo, midiéndose también la presurización del agua, es decir, la presión hidrostática. La posición del pistón está directamente relacionada con la presión hidrostática aplicada y, por tanto, con el flujo del material de la bolsa.

Una vez que se ha dispensado la cantidad necesaria de resina de la bolsa 120 al cabezal inyector, el pistón 150 se mueve en dirección opuesta a la mostrada por la flecha 155 y la cámara 115 se vacía de agua. El calefactor 160 se apaga y el cabezal inyector se separa de la carcasa 110. El cabezal inyector 180 se abre y la bolsa vacía 120 se extrae del mismo y se desecha. El cartucho 100 está listo para ser utilizado con una nueva bolsa 120.

En otra realización, la bolsa puede suministrarse con un tubo de conexión y una válvula de cierre unida. En este caso, todo lo que se necesita para conectar el flujo de resina de la bolsa al molde es conectar la válvula al molde y situar la bolsa en la cámara de la carcasa antes de sellar la carcasa con el cabezal inyector como se ha descrito anteriormente. En una realización de este tipo, el cabezal inyector dividido es necesario para permitir que el tubo de conexión y la válvula conectada a la bolsa se alojen dentro del cabezal inyector. Naturalmente, se pueden proporcionar medios de fijación complementarios en la porción de conector de la bolsa y el cabezal inyector dividido que se acoplan entre sí para mantener la bolsa en posición dentro de la carcasa.

En otra realización, si no se utiliza el cabezal inyector dividido, la porción de conector 125 puede fijarse al cabezal inyector 180 mediante una porción roscada externa que se acopla con una abertura roscada interna complementaria formada en el cabezal inyector. En esta realización, la tubería de conexión puede estar preconectada a la porción de conector de la bolsa, con la tubería de conexión conectada a una porción roscada internamente del conector. El tubo de conexión está dimensionado para pasar a través de la abertura roscada interna formada en el cabezal inyector y puede conectarse a una válvula, ya sea antes de la conexión en el molde o en el propio molde.

Dependiendo del tamaño de la abertura en el cabezal inyector, es posible que la válvula sea lo suficientemente pequeña como para pasar directamente a través de ella. En este caso, la bolsa puede estar provista del tubo de conexión y con la válvula unida a un extremo del tubo de conexión alejado de la bolsa.

La Figura 7 es similar a la Figura 1 e ilustra una vista esquemática en sección transversal de un conjunto de inyector 500 ensamblado de acuerdo con una cuarta realización de la presente invención. El conjunto inyector 500 comprende una carcasa 510 que tiene un extremo distal 510a y un extremo proximal 510b con una cámara 515 que tiene un volumen ajustable definido entre el extremo distal y los extremos proximales 510a, 510b. La carcasa 510 está cerrada por un pistón 550 en el extremo distal 510a y un cabezal inyector desmontable 580 en el extremo proximal 510b, tal como se ha descrito anteriormente.

Una bolsa 520 es montable dentro de la cámara 515 de la carcasa 510, y, comprende una porción de cuerpo 522 y una porción de conector 525 que está en comunicación fluida con el interior de la porción de cuerpo 522. En esta realización, la porción de conector 525 está unida a un extremo distal de la porción de cuerpo 522 y hace un bucle hacia arriba a través del cabezal inyector desmontable 580 para dispensar un suministro de resina 530 desde la bolsa 520. En esta realización, con la orientación como se muestra con el extremo distal más bajo que el extremo proximal, la gravedad ayuda en el flujo de material de la porción de cuerpo 522 para formar el suministro de resina 530.

La porción de cuerpo 522 de la bolsa 520 está unida al cabezal inyector extraíble 580 por medio de un gancho 520a que está configurado para engancharse con un bucle u ojo correspondiente 580a formado en una superficie interior del cabezal inyector extraíble 580 como se muestra.

En esta realización, la porción de conector 525 sólo está soportada por el cabezal inyector y puede conectarse directamente al molde mediante una válvula (no mostrada).

Las aberturas 510c, 510d se proporcionan en una pared de la carcasa 510 para la conexión a un suministro de agua (no mostrado) con el agua entrando en la carcasa 510, como se muestra por la flecha 545, y saliendo de la carcasa 510, como se muestra por la flecha 540. Las aberturas 510c, 510d comprenden una entrada y una salida respectivas para el agua.

El suministro de agua puede comprender un depósito que alimenta la carcasa 510 (flecha 545) durante una fase de llenado y recibe el agua devuelta por la carcasa 510 (flecha 540) durante una fase de vaciado. Se puede proporcionar una bomba para llenar la cámara 515 con agua del depósito y para vaciar el agua de la cámara al depósito. En una realización alternativa, el suministro de agua puede comprender cualquier otro medio adecuado descrito anteriormente.

El pistón 550 en el extremo distal 510a de la carcasa 510 está configurado para ajustar, es decir, reducir, el volumen de la cámara 515 de la carcasa 510 mediante movimiento en la dirección de la flecha 555. A medida que el volumen de la cámara 515 disminuye, el agua que contiene transfiere presión a la bolsa 520 comprimiendo así la porción de cuerpo 522 de la misma para hacer que la resina fluya desde la porción de cuerpo 522 a través de la porción de conector 525 para proporcionar el suministro de resina 530 al molde (no mostrado).

Como antes, la carcasa 510 y el pistón 550, definen una disposición de pistón sellado en la que se encuentra la bolsa 520 cuando el cabezal inyector 580 está sellado a la carcasa 510.

El pistón 550 puede ser accionado por cualquier motor adecuado (no mostrado) bajo el control de un controlador del sistema (tampoco mostrado). En una realización, el motor comprende un motor eléctrico y, en otra realización, puede utilizarse un actuador neumático o hidráulico para mover el pistón 550 en la dirección de la flecha 555. El pistón 550 puede calentarse para transferir calor al agua y luego al material de resina dentro de la bolsa 520.

Como se ha descrito anteriormente, el pistón 550 comprende una configuración de sellado que permite mantener una alta presión dentro de la cámara 515 cuando el pistón 550 se mueve en la dirección indicada por la flecha 555. En efecto, el pistón 550 forma una pared móvil en el extremo distal 510a de la carcasa 510 y el sensor de presión 570 está montado en ella. La configuración de sellado se proporciona entre el pistón 550 y la pared interna 510f de la carcasa 510 para que el agua no escape entre el pistón y la pared interna de la carcasa.

Un calefactor externo 560, por ejemplo, un calefactor eléctrico, puede proporcionarse a lo largo de la pared externa 510e de la carcasa 510 para calentar la pared de la carcasa y para asegurar que el agua en la cámara 515 de la misma esté a una temperatura adecuada que permita que la resina fluya libremente desde la porción de cuerpo 522 de la bolsa 520 como se ha descrito anteriormente. El calefactor externo 560 puede proporcionarse además para, o como alternativa a, calentar el pistón 550.

Como se ha descrito anteriormente, el agua se calienta a unos 80 °C para que esté a una temperatura inferior a la temperatura de inyección, de modo que el material de resina de la porción de cuerpo 522 no alcance su temperatura de reacción exotérmica.

Se proporciona un sensor de presión 570 para medir la presión ejercida sobre el agua dentro de la cámara 515 de la carcasa 510 debido al movimiento del pistón en la dirección de la flecha 555, proporcionando así una indicación de la presión hidrostática aplicada a la bolsa 520. En este caso, el sensor de presión 570 se muestra en el pistón 550, pero puede montarse en cualquier otra ubicación adecuada del conjunto de inyección, por ejemplo, en el cabezal inyector 580 o a través de la pared externa 510e de la carcasa 510, como se ha descrito anteriormente.

El montaje del cabezal inyector 580 montado en el extremo proximal 510b de la carcasa 510 es como se ha descrito anteriormente con referencia a la Figura 1 e incluye un mecanismo de bloqueo 585 que se proporciona sobre el cabezal inyector 580 para bloquearlo en posición. El mecanismo de bloqueo 585 funciona como se ha descrito anteriormente con referencia a la Figura 1.

Se proporciona un desgasificador de burbujas 590 en el cabezal inyector 580 para eliminar las burbujas dentro del agua en la cámara 515, de modo que la presión aplicada por el pistón 550 no comprima las burbujas de aire dentro del agua reduciendo la presión aplicada a la bolsa 520. Esta eliminación de las burbujas de aire garantiza que la presión medida sea o esté relacionada con la presión hidrostática que se aplica a la bolsa.

La bolsa 520 lleva una etiqueta RFID 595 que permite determinar fácilmente las propiedades, etc., de la resina contenida en la bolsa tras su llenado, tal como se ha descrito anteriormente.

Aunque la realización de la Figura 5 se muestra como similar a la realización mostrada en la Figura 1, se apreciará fácilmente que la disposición de montaje particular para la bolsa 520 con su elemento conector 525 en forma de un tubo alargado que se extiende desde el extremo distal de la porción de cuerpo 522 puede implementarse en las realizaciones mostradas en las Figuras 2 y 3 con modificaciones adecuadas. En consecuencia, no se describen ni ilustran las modificaciones de las Figuras 2 y 3.

La bolsa de la presente invención puede adaptarse a los conjuntos de moldeo por inyección existentes mediante una conexión segura al cabezal inyector, ya que el pistón ya forma parte de estos conjuntos. Sólo es necesario añadir agua entre la bolsa y la carcasa del conjunto inyector. El agua puede precalentarse a una temperatura adecuada o, si también se añade un calefactor externo, el agua puede calentarsein situdentro de la carcasa del conjunto inyector. En una realización alternativa, el pistón es metálico y se calienta por resistencia eléctrica para calentar el agua. Como se apreciará fácilmente, no hay necesidad de limpiar el cartucho 100 para eliminar cualquier resto de resina de las partes del conjunto inyector, ya que la resina restante está contenida dentro de la bolsa 120 que se desecha después.

En una realización, el agua suministrada a la cámara 115 puede calentarse antes de ser añadida a la cámara y el calefactor 160 se utiliza para mantener la temperatura.

Aunque se ha descrito el agua como líquido calefactor y presurizador, pueden utilizarse otros líquidos adecuados. Las bolsas pueden ser de diferentes tamaños para contener distintas cantidades de material de resina. La cantidad de material de resina y el tipo del mismo se indican en la etiqueta RFID colocada en la porción de cuerpo de la bolsa después de que se haya llenado con resina desgasificada. La etiqueta RFID también puede colocarse en la porción de conector como alternativa o una adición. Cada conjunto de cartucho puede estar configurado para alojar un tamaño de bolsa o varios tamaños diferentes de bolsas. Se apreciará que llenando la carcasa del conjunto inyector con agua, es posible utilizar el mismo cartucho para diferentes tamaños de bolsas.

En otras realizaciones no ilustradas, puede haber una válvula de purga automática en el cabezal inyector para evacuar el aire. Dicha válvula puede ser de tipo flotante para calefacción central.

Al mejorar la seguridad del sistema de inyectores, no es necesario trasladar el sistema a una zona de seguridad en caso de reacción exotérmica. Además, se puede conseguir una relación de uno a uno entre los conjuntos inyectores y los moldes o prensas, en comparación con la situación actual en la que hay un inyector para 2 ó 3 moldes o prensas. El sistema de inyección es más compacto y fácil de usar.

Un sistema de moldeo por inyección que utilice la bolsa de la presente invención permite montar el sistema inyector junto al molde o la prensa, ya que se reduce sustancialmente el riesgo de reacciones exotérmicas. Incluso si se inicia una reacción de este tipo, la bolsa puede enfriarse rápidamente mientras aún se encuentra en la carcasa del sistema inyector.

Al disponer de un cabezal inyector dividido en dos partes, es posible instalar fácilmente una bolsa en la que ya están instalados el tubo de conexión y la válvula de cierre. El trabajo del operario del sistema inyector se limita entonces a conectar la válvula al molde, cerrar el cabezal inyector y desmontar tras la inyección en la válvula. Aunque la resina seguirá estando líquida en el tubo de conexión conectado al molde después de la inyección, el riesgo de que la resina se esparza por el taller de moldeo por inyección y el contacto del operario con la resina se reduce sustancialmente, ya que la resina aún líquida está confinada dentro del tubo de conexión y no tiene contacto con el aire.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un conjunto inyector (100, 200, 300, 500) para inyectar en un molde material contenido en una bolsa, que comprende:

una carcasa (110, 210, 310, 510) que tiene un extremo distal (110a, 210a, 310a, 510a) y un extremo proximal (110b, 210b, 310b, 510b);

una cámara (115, 215, 315, 515) formada dentro de la carcasa (110, 210, 310, 510), la cámara (115, 215, 315, 515) configurada para tener un volumen ajustable;

un pistón (150, 250, 350, 550) configurado para estar situado en el extremo distal (110a, 210a, 310a, 510a) de la carcasa (110,210, 310, 510) y configurado para ajustar el volumen de la cámara (115, 215, 315, 515) mediante su movimiento con respecto al extremo proximal (110b, 210b, 310b, 510b) de la carcasa (110, 210, 310, 510);

un cabezal inyector (180, 280, 380, 580) configurado para retener una bolsa (120, 220, 320, 420, 520) dentro de la cámara (115, 215, 315, 515) de la carcasa (110, 210, 310, 510);

en el que la carcasa (110, 210, 310, 510) comprende además un motor configurado para controlar el movimiento del pistón (150, 250, 350, 550) dentro de la cámara (115, 215, 315, 515),

caracterizado porque

la cámara (115, 215, 315, 515) contiene un fluido, en que el cabezal inyector (180, 280, 380, 580) está configurado para retener una bolsa (120, 220, 320, 420, 520) dentro de la cámara (115, 215, 315, 515) de la carcasa (110, 210, 310, 510) de tal manera que el fluido está alrededor de la bolsa (120, 220, 320, 420, 520), en que el motor está configurado para controlar el movimiento del pistón (150, 250, 350, 550) dentro de la cámara (115, 215, 315, 515) para aplicar una presión hidrostática a la bolsa (120, 220, 320, 420, 520) aplicando presión hidrostática en el fluido alrededor de la bolsa (120, 220, 320, 420, 520) ajustando el volumen de la cámara (115, 215, 315, 515), y en que la cámara (115, 215, 315, 515) comprende además un sensor de presión (170, 270, 370, 570) para detectar la presión hidrostática dentro del fluido en la cámara (115, 215, 315, 515).

2. Un conjunto inyector (100, 200, 300, 500) según la reivindicación 1, que comprende además al menos una abertura (110c, 210c, 510c) formada en la carcasa (110, 210, 310, 510), estando configurada la al menos una abertura (110c, 210c, 510c) como una salida de fluido para descargar fluido de la cámara (115, 215, 315, 515), introduciéndose fluido en la cámara (115, 215, 315, 515) a través del extremo proximal (110b, 210b, 310b, 510b) de la carcasa (110,210, 310, 510).

3. Un conjunto inyector (100, 200, 300, 500) según la reivindicación 1 o 2, en el que el fluido es un fluido incompresible.

4. Un conjunto inyector (100, 200, 300, 500) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un desgasificador de burbujas (190, 290, 390, 590) configurado para desgasificar el fluido dentro de la cámara (115, 215, 315, 515).

5. Un conjunto inyector (100, 200, 300, 500) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el motor comprende un motor paso a paso.

6. Un conjunto inyector (100, 200, 300, 500) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende además la bolsa (120, 220, 320, 420, 520) y en el que el cabezal inyector (180, 280, 380, 580) retiene la bolsa (120, 220, 320, 420, 520) dentro de la cámara (115, 215, 315, 515) de la carcasa (110, 210, 310, 510) de tal manera que el fluido está alrededor de la bolsa (120, 220, 320, 420, 520).

7. Un procedimiento para inyectar material en un molde utilizando un conjunto inyector (100, 200, 300, 500) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, el procedimiento que comprende las etapas de:

a) conectar una bolsa (120, 220, 320, 420, 520) que contiene material a inyectar al cabezal inyector (180, 280, 380, 580);

b) unir el cabezal inyector (180, 280, 380, 580) al conjunto inyector (100, 200, 300, 500) con la bolsa (120, 220, 320, 420, 520) dentro de la cámara (115, 215, 315, 515) de la carcasa (110, 210, 310, 510);

d) comprimir la bolsa (120, 220, 320, 420, 520) para dispensar material de la bolsa (120, 220, 320, 420, 520), caracterizado porque el procedimiento comprende la etapa c) que comprende conectar la bolsa (120, 220, 320, 420, 520) al molde; en que la etapa d) comprende comprimir la bolsa (120, 220, 320, 420, 520) para dispensar material de la bolsa (120, 220, 320, 420, 520) para el molde llenando la cámara (115, 215, 315, 515) con una cantidad predeterminada de fluido y presurizando el fluido en la cámara (115, 215, 315, 515) para transferir presión del fluido a la bolsa (120, 220, 320, 420, 520) para dispensar el material de la misma; y en que el procedimiento comprende una etapa e) de detección de la presión hidrostática del fluido dentro de la cámara (115, 215, 315, 515).

8. El procedimiento según la reivindicación anterior, que comprende además la etapa de: desgasificar el fluido en la cámara (115, 215, 315, 515); y en el que la etapa e) comprende medir la presión aplicada al fluido en la cámara (115, 215, 315, 515).

9. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 8, en el que el material inyectable es un material resinoso que presenta un riesgo de reacción exotérmica, y en el que el fluido disipa el calor generado por la reacción exotérmica del material inyectable.

10. El procedimiento según la reivindicación anterior, en el que el fluido circula alrededor de la bolsa (120, 220, 320, 420, 520).

11. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, que comprende además la etapa de controlar el flujo de material desde la bolsa (120, 220, 320, 420, 520) de acuerdo con la presión hidrostática aplicada.