PT1476296E - Processo e dispositivo para ligar uma conduta de plástico a uma tomada de plástico. - Google Patents
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Description
DESCRIÇÃO
PROCESSO E DISPOSITIVO PARA LIGAR UMA CONDUTA DE PLÁSTICO A
UMA TOMADA DE PLÁSTICO A presente invenção refere-se a um processo para ligar uma conduta de plástico a uma tomada de plástico com um diâmetro interno, conduta essa que apresenta um diâmetro externo, sendo que neste processo uma parte da extremidade da conduta é aquecida após o que a parte da conduta aquecida é empurrada para dentro da tomada, arrefecendo ali para formar uma ligação térmica.
Um processo de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1 é conhecido da patente japonesa volume 1997, número 12, 25 de Dezembro de 1997 (25-12-1997) e JP 09 216287 (Sekisui Chem Co Ltd) de 19 de Agosto de 1997 (19-08-1997) . Neste documento é descrito que dois tubos de material termoplástico são respectivamente aquecidos nas suas superfícies externas e internas. Os tubos aquecidos são pressionados um dentro do outro para formar uma ligação quente. A ligação que é formada pode não apresentar força mecânica suficiente e pode não proporcionar vedação suficiente a gás e líquido. É conhecido ligar uma conduta de plástico feita de plástico que funde a temperaturas relativamente baixas, tal como, por exemplo, PP ou PE, a uma tomada de plástico com um ponto de fusão mais elevado, colocando uma inserção de metal ou manga na extremidade frontal da conduta de plástico, aquecendo a extremidade por contacto com o elemento de aquecimento, e empurrando a conduta de plástico com a manga para dentro da tomada. A tomada é do mesmo modo aquecida internamente inserindo um elemento de aquecimento cilíndrico na tomada. O material da parede da tomada deforma-se durante a inserção do referido elemento, 2 formando a inserção, que é deixada atrás na conduta, uma vedação vedante a liquido. Uma desvantagem do conhecido processo é que o diâmetro de passagem através da inserção é reduzido, de modo que a resistência do fluxo irá aumentar e a turbulência pode subir no liquido que flui através da conduta para dentro da tomada. Isto é um problema particularmente no caso de bebidas gaseificadas, tal como, por exemplo, cerveja, se a tomada formar a parte do fluxo de saida de uma conduta de cerveja flexível, sendo que as transições no diâmetro de passagem podem conduzir à formação indesejável de espuma.
Além disso, as inserções de metal provocam problemas durante a reutilização das peças de plástico, e quando uma tal inserção é inserida como uma peça adicional, isto constitui uma medida que aumenta os custos.
Finalmente, durante o aquecimento da extremidade da conduta por contacto directo da referida conduta com um elemento de aquecimento, o plástico é danificado e são realizadas ligações que não são apropriadas para entrar em contacto com alimentos. Existe adicionalmente o risco do plástico fundido ser deixado atrás no elemento de aquecimento e/ou no mandril introduzido na conduta. 0 encaixe da inserção de modo a impedir que a conduta colapse, constituí uma operação relativamente complexa, que atrasa a velocidade de produção. É um objectivo da presente invenção proporcionar um processo para ligar uma conduta de plástico a uma tomada de plástico, sendo que as desvantagens acima mencionadas são evitadas. É adicionalmente um objectivo da invenção proporcionar um processo e um dispositivo para ligar uma conduta de plástico a uma tomada de plástico de um modo seguro e vedante a fluído (vedante a gás e/ou vedante a líquido). 3
Para isto, o processo de acordo com a invenção é caracterizado por o processo compreender os passos de: - aquecer sem contacto o troço da extremidade da conduta sendo que a transferência de calor é sensivelmente homoqénea em redor da circunferência do troço da extremidade; - enrolar sobre si mesma uma extremidade frontal do troço da extremidade, de modo a que seja formada uma flanqe com um diâmetro que é maior do que o diâmetro interno da tomada; e - inserir a extremidade frontal da conduta na tomada, sendo que o material da parede, da parede interna da tomada, é empurrado para uma posição situada a uma distância de uma face da extremidade da tomada, como resultado do qual uma ligação vedante a liquido é formada pelo bordo da extremidade enrolada sobre si mesma da conduta e material empurrado, encovando, da parede da tomada.
Enrolar sobre si mesma a extremidade frontal da conduta de plástico produz uma parte que é amaciada por calor e apresenta um diâmetro maior do que o diâmetro interno da tomada. Durante a inserção na tomada, a referida extremidade frontal enrolada sobre si mesma ou “cogumelo", retira o material da parede da tomada juntamente com a mesma, até um comprimento de inserção predeterminado para lá da extremidade frontal da tomada. Quando tiver sido alcançada uma certa extensão de inserção no interior da tomada, a extremidade frontal enrolada sobre si mesma solidifica, tal como o material encovado da parede da tomada, sendo que o referido material se liga um ao outro de modo que é formada uma vedação vedante a liquido e gás. A parte da conduta situada directamente por trás da extremidade frontal enrolada sobre si mesma, proporciona 4 rigidez suficiente para empurrar a extremidade frontal da conduta para dentro da tomada, apertando-a deste modo, sem a necessidade de uma manga interna ou inserção. Devido ao facto da inserção de metal de reforço na extremidade frontal da conduta de plástico não ser mais necessária, o material é poupado e o custo da vedação pode ser reduzido. Finalmente, não é executado qualquer aquecimento de contacto da conduta de plástico, de modo que já não é mais possível a decomposição do material plástico, não são formadas quaisquer ligações perigosas e não é deixado qualquer resíduo plástico no dispositivo para ligar a tomada e conduta, de modo que a manutenção no dispositivo é baixa.
Numa forma de realização, a parte da extremidade da conduta em rotação em redor do seu eixo longitudinal é mantida estacionária, sendo um elemento de aquecimento anular colocado em redor do troço da extremidade. De modo a produzir aquecimento homogéneo, é utilizado um elemento de aquecimento radiante de modo a impedir a falta de homogeneidade no aquecimento como resultado da convecção. 0 elemento de aquecimento radiante pode compreender, por exemplo, um elemento de metal anular que acolhe a extremidade da conduta de plástico. A extremidade da conduta de plástico pode ser movimentada na direcção longitudinal para dentro da cavidade de aquecimento do elemento de metal. É do mesmo modo possível realizar o elemento de aquecimento de latão de modo a que articule, de modo que pode articular abrindo em duas metades com o objectivo de inserir a parte da extremidade da conduta de plástico na direcção radial. De modo a obter uma ligação fiável antes da inserção do troço da extremidade da conduta na tomada, é colocado um elemento de aquecimento na tomada, com o objectivo de aquecer o interior da tomada. Isto amacia o material da parede de plástico da tomada, de modo que é facilmente empurrado, encovando, com o resultado de os materiais da extremidade frontal enrolada sobre si mesma 5 da conduta de plástico e o material da parede da tomada se poderem fundir facilmente um no outro. De um modo vantajoso, é inserido na tomada um injector do tipo de agulha com uma reentrância anular e um deflector situado a uma distância da mesma, de modo que é formada uma reentrância anular na parede interna da tomada, reentrância anular essa que é preenchida pela extremidade frontal enrolada sobre si mesma da conduta. 0 diâmetro externo da conduta de plástico pode ser menor do que o diâmetro interno da tomada, mas é de preferência maior do que ou igual ao diâmetro interno da tomada de modo que é obtido um encaixe por pressionamento.
Um dispositivo para ligar uma tomada de plástico a uma conduta de plástico a elevada velocidade compreende: um cursor de aperto para apertar uma parte da extremidade da conduta ao longo de um trajecto da conduta; um retentor situado próximo do cursor de aperto, em linha com o trajecto da conduta, para acomodar uma tomada, sendo o cursor de aperto e retentor móveis relativamente um ao outro; uma unidade de aquecimento com uma cavidade de aquecimento anular e um elemento de movimento para movimentar a unidade de aquecimento entre uma posição de retirada e uma posição de trabalho situada em linha com o trajecto da conduta, entre o cursor de aperto e o retentor. Vários elementos de aperto e retentores encontram-se de preferência fixados no seu carrossel, o qual é rotativo ao longo de uma unidade de aquecimento. Numa forma da realização vantajosa, dois sistemas de cursor de aperto, 6 retentor e unidade de aquecimento, encontram-se proporcionados a uma distância um do outro em linha com o trajecto da conduta, com o objectivo de simultaneamente encaixar uma tomada em ambas as extremidades da conduta. 0 processo e o dispositivo de acordo com a invenção são particularmente apropriados para encaixar uma válvula de extracção de garrafa na extremidade de uma conduta de plástico, tal como descrito na patente NL 1015368 em nome do requerente, ou para encaixar um adaptador de alimentação em plástico, tal como descrito na patente NL 1016687, também em nome do requerente. Neste caso, a conduta de plástico é feita de, por exemplo, polietileno, enquanto que o material da tomada de plástico é polipropileno com uma temperatura da placa de soldagem de aproximadamente 390°C. Várias formas de realização do processo e dispositivo de acordo com a invenção serão explicadas pormenorizadamente tomando como referência o desenho anexo. As figuras representam:
Figuras 1 e 2 corte longitudinal de uma válvula de corte de uma conduta de cerveja sendo que uma conduta de plástico se encontra fixada a uma tomada de plástico de acordo com a invenção;
Figura 3 corte longitudinal esquemático de uma conduta de plástico com extremidade frontal enrolada sobre si mesma e tomada de plástico antes da ligação;
Figura 4 conduta e tomada termicamente fundidas de acordo com a figura 3, no estado montado;
Figura 5 pormenor da ligaçao fundida de acordo com a figura 4; 7
Figura 6 vista esquemática de um dispositivo para executar o processo de acordo com a invenção;
Figura 7 pormenor de um injector para aquecer a parede interna da tomada;
Figura pormenor de uma reentrância anular para o interior da tomada;
Figura 9 vista em perspectiva de um dispositivo de soldagem em carrossel para encaixar tomadas de plástico simultaneamente em ambas as extremidades de cinco condutas; e
Figuras 10a e 10b vistas em perspectiva de um cursor de aperto e unidade de aquecimento de acordo com a invenção. A figura 1 apresenta uma válvula de corte 1 para a utilização numa conduta de cerveja tal como descrito na patente NL-1015368 em nome do requerente. A válvula de corte 1 é feita completamente de plástico e compreende um tubo de descarga 2, uma aba de corte 3 e uma tomada móvel 4, a qual é deslizável na direcção axial relativamente à aba de corte 3. A tomada 4 encontra-se munida com uma flange 5 para engrenar com um mecanismo de funcionamento de um manipulo de válvula de extracção. Uma conduta flexível 6 encontra-se ligada de um modo vedante a líquido à tomada 4. A conduta 6 é feita de, por exemplo, polietileno, e apresenta uma espessura de parede de 1 mm e um diâmetro externo de 6,2 mm. A tomada 5 é feita de propileno. A figura 2 apresenta uma válvula de corte 1 num estado aberto, com a tampa protectora 7 retirada, tendo sido a tomada 5 deslizada relativamente à aba 3 de tal modo que é aberta uma abertura de descarga 8 e a conduta 6 se encontra em comunicação de fluído com o tubo de descarga 2. A figura 3 apresenta a conduta 6 com diâmetro externo Dl de 6,2 mm e uma espessura de parede D2 de 1 mm. A extremidade frontal 9 encontra-se enrolada sobre si mesma por aquecimento sem contacto a toda a volta com um elemento de aquecimento anular. Verificou-se que a utilização de um aquecedor radiante anular na forma de bloco de latão aquecido com uma cavidade circular que apresenta um diâmetro de, por exemplo, 10 mm aquecido a uma temperatura de aproximadamente 400° centígrados, produz enrolamento sobre si mesmo automático e uniforme na extremidade frontal 9 até se ter formado um bordo 10 arredondado, bordo esse que se projecta para lá de uma altura H de 1 a 2 mm relativamente à parede exterior da conduta 6. A conduta 6 é mantida estacionária durante o aquecimento. A extremidade frontal 9 é macia e fluida após o aquecimento e pode depois ser inserida na tomada 5 com um diâmetro interno D3 de 5,8 mm. Para inserção do troço da extremidade da conduta de plástico 6 na tomada 5 de um modo direccionado, a referida tomada 5 encontra-se munida com bordo biselado 11 que avança para cima. Durante a inserção da parte da conduta 6, a conduta situada directamente atrás da extremidade frontal 9 proporciona rigidez suficiente para permitir o empurrar da referida extremidade frontal numa extensão L de vários milímetros, tal como, por exemplo, 3 a 4 mm, para dentro da tomada 5. Durante a inserção da parte da conduta 6 na tomada 5, a extremidade frontal 9 enrolada sobre si mesma apresenta um diâmetro maior do que o diâmetro interno D3 da tomada. Durante a inserção, a cabeça macia e fluida enrolada sobre si mesma 9 deforma, e em contacto com a parede interna da tomada 5 faz com que a referida parede funda, e empurra encovando o material da parede ao longo da extensão L. A uma extensão de vários milímetros da entrada da tomada 5, o bordo enrolado sobre si mesmo 9 e o material encovado da parede da tomada solidificam, de modo que é formada uma ligação fundida. Isto é apresentado na figura 4 e em pormenor na figura 5, sendo que pode ser visto 9 claramente que o bordo enrolado sobre si mesmo 9 deformado, forma uma ligação fundida 16 com um material de parede encovado 12 da tomada 5, de modo que é formada uma ligação vedante a liquido e vedante a gás. A espessura da parede D4 da tomada 5 pode ser, por exemplo, 3 mm, enquanto que a espessura da parede D5 da parte empurrada encovada da tomada 5 é de 1,4 mm. Verificou-se que pode ser formada, de modo simples e rápido, uma ligação vedante a liquido, vedante a gás, e resistente à tensão, muito fiável entre a extremidade frontal enrolada sobre si mesma 9 e o material encovado da parede 12 da tomada 5. A força tênsil que pode ser absorvida pela ligação, tal como apresentado nas figuras 4 e 5, é de, por exemplo, 80 N. A figura 6 apresenta esquematicamente um dispositivo para ligação da tomada de plástico 5 à parte da extremidade 13 da conduta de plástico 6. A conduta de plástico 6 é encaixada num cursor de aperto 14, o qual é móvel na direcção da seta T ao longo de um trajecto da conduta 15. Um elemento de aquecimento anular 17 é controlado através da unidade de regulação de temperatura 18 e aquecido a uma temperatura de, por exemplo, aproximadamente 400°C. O elemento de aquecimento 17 é, por exemplo, na forma de um bloco de latão com uma abertura que apresenta um diâmetro D6 de, por exemplo, 10 mm. O elemento de aquecimento pode ser movimentado transversalmente ao trajecto da conduta 15. A tomada 5 encontra-se apertada num retentor 19. Um injector 20 encontra-se inserido na tomada 5 e através de um deflector 21, o ar comprimido aquecido é assoprado para a parede interna 22 da tomada 5, de modo que é formada uma reentrância anular. Em vez de ar comprimido, pode ser utilizado também outro gás, tal como, por exemplo, azoto, se tiver que ser impedida a oxidação a temperaturas elevadas. O ar comprimido é alimentado para o injector 20, através de uma unidade de regulação 23 e conduta (flexível) 10 24, injector esse que é de uma concepção semelhante a rebordo com um diâmetro D7 de, por exemplo, 2 mm. 0 injector 20 é móvel ao longo do trajecto da conduta 15 e do mesmo modo perpendicular ao referido trajecto. Após aquecer a parede interna 22 da tomada 5 e a parte da extremidade 13 da conduta 15 com o objectivo de formar uma extremidade frontal enrolada sobre si mesma, tal como apresentado na figura 3, o injector 20 e o elemento de aquecimento 17 são retirados perpendicularmente ao trajecto da conduta 15, e o cursor de aperto 14 é movimentado para a tomada 5, sendo a parte da extremidade 13 da conduta inserida na tomada 5, de modo que é produzida uma ligação tal como aquela apresentada na figura 4. A figura 7 apresenta em pormenor o injector 20 no interior da tomada 5 com o objectivo de aquecer localmente a parede interna 22 da tomada 5. O injector 20 compreende um núcleo 26 com canais de alimentação 27, 21' para ar comprimido aquecido. Uma manga 25, que pode ser movimentada através de rosca de parafuso na direcção longitudinal, encontra-se encaixada em redor do núcleo 26. Um deflector 28, que se estende acima da abertura de descarga da manga 25, encontra-se fixado no núcleo 26. Deste modo, o ar comprimido aquecido é deflectido na direcção das setas indicadas esquematicamente, caindo o referido ar na parede da tomada 5, de modo que uma reentrância anular 29, tal como apresentado na figura 8, é formada no interior da tomada 5 à distância L da extremidade frontal da tomada. Pelo movimento relativo da tomada 25 e deflector 28, pode ser influenciada a deflexão do fluxo de ar, de modo que a altura L com que a reentrância 29 é formada pode ser variada. Durante a inserção da conduta 6 na tomada 5, a extremidade frontal enrolada sobre si mesma 9 pode cair na reentrância anular 29 e fundir ali com o material da parede aquecido localmente da tomada 5 para formar uma ligação resistente à tensão e vedante a liquido. 11 A figura 9 apresenta uma vista do dispositivo para encaixar uma tomada de plástico simultaneamente em ambos os lados de cinco condutas 6. As condutas 6 encontram-se apertadas em ambos os lados numa sapata de aperto 14, e são aquecidas em ambos os lados por meio de dispositivos de aquecimento 17, 20. No lado 30 do dispositivo, as tomadas são produzidas na forma de adaptadores distribuidores 31 em forma de disco, tal como descrito na patente NL-1016687 em nome do requerente, fornecido para ligação à conduta 6, enquanto que no lado 30 das tomadas 5 do dispositivo de uma válvula de corte tal como apresentado nas figuras 1 e 2, se encontram ligados à conduta 6. As condutas 6 são colocadas em grupos de cinco num carrossel rotativo 33, de modo que as condutas são apertadas em grupos e podem ser rodadas para os dispositivos de aquecimento 17, 20. Após o aquecimento das partes da extremidade das condutas 6 e aquecimento da parede interna das tomadas, os dispositivos de aquecimento são retirados e as tomadas e adaptadores distribuidores 31 são pressionados nas condutas pelo movimento dos retentores 34, 35 do adaptador distribuidor 31 e tomada 5 na direcção longitudinal das condutas 6. A figura 10a apresenta o cursor de aperto 14 com uma conduta 6 e com uma válvula de corte 1 apertada no retentor 19. A válvula de corte 1 é alimentada através de uma estrutura tubular 37, que se encontra fixa a uma unidade de alimentação/aquecimento 38 que é móvel numa direcção perpendicular ao cursor de aperto 14, tal como apresentado na figura 10b. Os elementos de aquecimento anular 17 e também o injector 20, que é munido com ar comprimido aquecido através das condutas 24, encontram-se encaixados na unidade 38. Após a unidade 38 ter sido colocada acima do cursor de aperto 14 e uma válvula de corte 1 se encontrar encaixada no retentor 19, a humidade 38 é movimentada relativamente ao cursor de aperto 14 na direcção longitudinal das condutas, de modo que a parte final das condutas se vai apoiar no interior dos elementos de 12 aquecimento anulares 17 de tal modo que os injectores são presos no interior da válvula de corte 1. Após aquecer a parte da extremidade da conduta 6 e a parede interna da válvula de corte 1, a unidade 38 é movimentada novamente na direcção longitudinal da conduta 6 até que a extremidade da conduta fique situada no exterior do aquecedor anular 17 e o injector tiver sido retirado da válvula de corte 1 e a unidade 38 removida do trajecto da conduta transversalmente para o cursor de aperto 14, após o que a conduta 6 é movimentada relativamente ao retentor 19, de modo que a conduta é empurrada para o interior da tomada da válvula de corte 1, formando deste modo uma ligação fundida resistente à tensão e vedante a liquido.
Lisboa, 24 de Outubro de 2006.
Claims (11)
- REIVINDICAÇÕES Processo para ligar uma conduta de plástico flexível (6) a uma tomada de plástico (5) com um diâmetro interno (D3), conduta essa que apresenta um diâmetro externo (Dl), sendo que neste processo é aquecida uma parte da extremidade da conduta, após o que a parte da conduta aquecida é empurrada para dentro da tomada, arrefecendo ali para formar uma ligação térmica (16), caracterizado por o processo compreender os passos de: aquecer sem contacto a parte da extremidade da conduta, sendo que a transferência de calor é sensivelmente homogénea em redor da circunferência do troço da extremidade; enrolar sobre si mesma uma extremidade frontal (9) do troço da extremidade, de modo que é formada uma flange com um diâmetro que é maior do que o diâmetro interno (D3) da tomada; e inserir a extremidade frontal (9) da conduta (6) dentro da tomada (5), sendo que o material da parede, da parede interna da tomada, é empurrado para uma posição situada a uma distância (L) de uma face da extremidade da tomada, sendo que, como resultado, é formada uma ligação vedante a líquido (16) pela extremidade frontal enrolada sobre si mesma da conduta e material da parede empurrada da tomada.
- Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o diâmetro externo (Dl) ser maior do que ou igual ao diâmetro interno (D3) da tomada. 2
- 3. Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por, durante o aquecimento do troço da extremidade, o referido troço da extremidade da conduta em rotação em redor do seu eixo longitudinal, ser mantido estacionário, sendo um elemento de aquecimento anular (17) colocado em redor do troço da extremidade.
- 4. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o elemento de aquecimento (17) compreender um elemento de aquecimento radiante.
- 5. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por antes da inserção do troço da extremidade da conduta na tomada, ser colocado um elemento de aquecimento (20) na tomada, com o objectivo de aquecer o interior da tomada.
- 6. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por ser formada uma reentrância anular (29) pelo elemento de aquecimento (20) na tomada (5), para acomodar a extremidade frontal enrolada sobre si mesma (9) da conduta (6).
- 7. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o elemento de aquecimento (20) compreender um injector com uma fenda anular e um deflector (28) situado a uma distância da fenda, de modo que um fluido quente é assoprado através do injector e o deflector para a parede interna (22) da tomada (6).
- 8. Dispositivo para ligar uma conduta de plástico a uma tomada de plástico, compreendendo: 3 um cursor de aperto (14) para apertar uma parte da extremidade da conduta ao longo de um trajecto da conduta (15); um retentor (19) situado próximo do cursor de aperto (14), em linha com o trajecto da conduta (15), para acomodar uma tomada (5), sendo o cursor de aperto (14) e o retentor (19) móveis relativamente um ao outro; uma unidade de aquecimento (17) com uma cavidade de aquecimento anular e com um elemento de movimento (38) para movimentar a unidade de aquecimento entre uma posição de retirada e uma posição de trabalho situada em linha com o trajecto da conduta, entre o cursor de aperto e o retentor, compreendendo a unidade de aquecimento um injector (20) com uma abertura e um deflector (28) situado a uma distância da abertura, e também uma alimentação de fluido (24), injector esse que na posição de trabalho pode ser colocado em linha com o trajecto da conduta (15).
- 9. Dispositivo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o cursor de aperto (14) e retentores (19) da tomada se encontrarem colocados num carrossel rotativo (33) e serem rotativos ao longo da unidade de aquecimento (17, 20).
- 10. Dispositivo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por vários cursores de aperto (14) e retentores (19) se encontrarem fixados num suporte fixado no carrossel (33), em que se encontram proporcionadas várias unidades de aquecimento (17, 20) correspondendo aos vários elementos de aperto e retentores.
- 11. Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações 9 ou 10, caracterizado por o dispositivo se encontrar munido com dois sistemas de cursor de aperto (14), retentor (19) e unidade de aquecimento, situados pelo menos a uma distância um do outro, em linha com o trajecto da conduta (15), com o objectivo de simultaneamente encaixar uma tomada (5) em ambas as extremidades da conduta. Lisboa, 24 de Outubro de 2006.
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