WO2016166399A1 - Procedimiento para la conformacion de tubos y equipo para llevar a cabo dicho procedimiento. - Google Patents

Procedimiento para la conformacion de tubos y equipo para llevar a cabo dicho procedimiento. Download PDF

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Definitions

  • the invention refers to a method for forming tubes and the equipment for carrying it out, presenting a series of advantages and novelty characteristics, which will be explained in detail below, which represent a remarkable improvement in the current state of the art.
  • the object of the present invention focuses, specifically, on a method for forming tubes and pipes of plastic material and derivatives thereof which is based, in a novel way, on the use of ultrasound to bend said tubes, specifically applying ultrasonic waves by means of a generating equipment of said waves and one or more sonotrodes conveniently incorporated in each of the areas planned to bend, making the process simpler and, especially, much less expensive than the systems currently known and used for the same purpose.
  • the field of application of the present invention is part of the industry sector dedicated to the manufacture and transformation of plastic materials, in particular for the shaping of tubes.
  • said system comprises two semi molds with the shape of the curve to be formed, among which the section of tube to be curved is incorporated, one of these semi molds being connected to a large power generator, the semi mold being constituted as the electrode that acts on the material to heat and soften it by adopting the expected form when it is kept between said semi molds until cooled.
  • the objective of the present invention is, therefore, to develop a new method for forming plastic tubes and derivatives that avoids such inconveniences, and therefore is simpler and cheaper to carry out, so that it is easily amortizable and allows the formed by short series of pieces, it should be noted that, at least by the applicant, the existence of any other similar procedure or invention that has the same technical and constitutive characteristics, as claimed, is unknown.
  • US5422048 is known as "A method of production of bent resin tube", which, however, presents notable differences with the procedure recommended herein, the most notable being the fact that in said patent the heating of the tube is carried out in a phase prior to its bending by means of a matrix, instead of incorporating the heat application means directly integrating the mold, which, in addition, is an advantage since, among other things, it allows faster in achieving the form.
  • what the invention proposes is a new procedure for forming plastic pipes and derivatives thereof that It is based on the use of ultrasound to bend the tubes, taking advantage of the effect produced by ultrasonic waves on the molecules of plastic materials, and which cause high-frequency mechanical vibrations whose energy is transformed into heat, causing the material to It covers in a fraction of a second, which, applied to the appropriate extent and time and accompanied by the application of pressure on the material, allows to modify its shape and, if it is maintained until the material is cooled again, the new form it keeps.
  • the procedure contemplates the application of ultrasonic waves generated by a small generating device, which can even be of the portable type, which are applied to the tube by means of at least one sonotrode, combining frequency and time values that will depend on each case of the type of plastic material, the diameter of the tube and the thickness of the walls of the same.
  • the equipment for carrying out this procedure contemplates the existence of two semi molds with the curved shape to be obtained, which will be responsible for applying the pressure to the tube, incorporating, at least one of them the sonotrode connected to the ultrasonic generator, such that the tube will remain lodged and pressed between said semi molds during the application of the ultrasound.
  • Figure number 1 Shows a top view of a schematic representation of an embodiment of the equipment for forming tubes by the method object of the invention, showing in it the main parts and elements it comprises, as well as its configuration and provision; and figure number 2.
  • Figure number 2 Shows a sectional view, according to section A-A, indicated in figure 1, showing the configuration of the semi-mold that incorporates the sonotrode, the ultrasonic generating device also being represented in this case.
  • the equipment (1) in question applicable to form tubes (2) of plastic material or derivatives thereof, and provide them with curved shapes from a straight section, by applying ultrasound, is configured from at least two semi molds (3, 4) in which respective curved surfaces (5, 5 ') are contemplated complementary to the shape to be achieved, being at least a first half mold ( 3) provided with at least one head (6) with at least one sonotrode (7) connected to an ultrasonic generating device (8) and arranged said sonotrode (7) such that the vibration caused by ultrasound produces heat on the curved surface (5) of said first semi-mold (3) to act on the tube (2) by heating its surface sufficiently to deform and adopt the curved shape of the curved surfaces (5, 5 ') among those available.
  • the equipment (1) contemplates the incorporation of several sonotrodes (7) connected to the ultrasonic generator (8) through corresponding heads (6) so as to heat the curved surface (5) of the first semi-mold (3).
  • one or more sonotrodes (7) coupled to heads (6) and connected to the ultrasonic generator (8) are also incorporated in the second half mold (4) and also arranged so that they are capable of providing heat to a curved surface ( 5 ') of this second half mold (4), although this option has not been represented in the figure for the purpose of simplification.
  • the ultrasonic generator (8) preferably, is a portable type generator, preferably with a power of about 1500W and a frequency of up to 20 HZ, although this will depend on the needs of each case, and, among others Conventional elements, also preferably equipped with an Ethernet connection with a PC that allows programming and adjusting the application parameters and safeguarding what is applied.
  • the head (6) that connects to the generator has a transducer, an amplifier and a quick adjustment support for fixing the sonotrode (7), elements that have not been detailed in the figure because they are known.
  • the method for forming tubes of the invention comprises, as in other known systems, the placement of the tube section (2) to be curved pressed between two semi molds (3, 4) with respective surfaces curved (5, 5 ') complementary to the shape to be achieved; application of heat for the fusion of the material to soften and deform it until it adopts the new form; and the cooling of the material once the deformation time has elapsed, with the fundamental difference that the heat application phase to achieve the fusion of the material, and that constitutes the most important phase of the whole process, is produced by applying Ultrasonic waves simultaneously to the incorporation of the tube between the half molds (3, 4), which are applied by combining, in each case, values of frequency and time according to the type of plastic material, the diameter of the tube (2) and the thickness of the walls of it.

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Abstract

Procedimiento para la conformación de tubos y equipo para llevar a cabo dicho procedimiento, comprendiendo la colocación del tramo de tubo (2) a curvar presionado entre dos semi moldes (3, 4) con respectivas superficies curvadas (5, 5') complementarias con la forma a conseguir; la aplicación de calor para fusionado del material y ablandarlo y deformarlo hasta que adopte la nueva forma, a base de aplicar ondas ultrasónicas, aplicadas simultáneamente a la incorporación del tubo entre los semi moldes (3, 4), mediante, al menos, un sonotrodo (7) conectado a un generador de ultrasonidos (8) que calienta la superficie curva (5) de dicho primer semi molde (3), conjugando valores de frecuencia y tiempo según el tipo de material plástico, el diámetro del tubo (2) y el grosor de las paredes del mismo; y enfriamiento del material una vez transcurrido el tiempo de deformación.

Description

MEMORIA DESCRIPTIVA
PROCEDIMIENTO PARA LA CONFORMACION DE TUBOS Y EQUIPO PARA LLEVAR A CABO DICHO PROCEDIMIENTO
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La invención, tal como expresa el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un procedimiento para la conformación de tubos y al equipo para llevarlo a cabo, presentando una serie de ventajas y características de novedad, que se explicarán en detalle más adelante, que suponen una destacable mejora en el estado actual de la técnica.
El objeto de la presente invención se centra, concretamente, en un procedimiento para conformar tubos y tuberías de material plástico y derivados del mismo que se basa, de manera novedosa, en la utilización de ultrasonidos para curvar dichos tubos, concretamente aplicando ondas ultrasónicas mediante un equipo generador de dichas ondas y uno o más sonotrodos convenientemente incorporados en cada una de las zonas previstas a curvar, consiguiendo que el proceso sea más simple y, especialmente, mucho menos costoso que los sistemas actualmente conocidos y utilizados para el mismo fin.
CAMPO DE APLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
El campo de aplicación de la presente invención se enmarca dentro del sector de la industria dedicada a la fabricación y transformación de materiales plásticos, en particular para la conformación de tubos.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Como es sabido, en la industria existen muchas aplicaciones en las que se hace necesario manipular tubos o tuberías de material plástico para curvarlas y conformarlas de manera que adopten una determinada forma, ya que estos tubos se fabrican normalmente a partir de un tramo recto obtenido por extrusionado.
Para ello, hasta no hace mucho tiempo y aún en la actualidad, o bien se utilizan sistemas muy anticuados así como costosos de amortizar por las grandes instalaciones que ocupan y elevados consumos, en los que la manipulación de los tubos se realiza de manera muy artesanal, o bien se utiliza una cámara de conformación a base de luces halógenas que van aplicando calor sobre cada una de las zonas a curvar, haciendo que la conformación deba realizarse pieza a pieza y, por tanto, con un tiempo de conformación bastante largo, o bien, se utilizan mesas de aire caliente en las que los tubos se tienen que montar a mano y calentar, aplicándoles aire por un lado, luego por el otro, y después aire frío por un lado y por otro, constituyendo por tanto, también un trabajo muy laborioso y prolongado en el tiempo.
Lo más avanzado hasta la fecha es un sistema de conformado a base de máquinas que trabajan por emisión de corriente eléctrica de alta frecuencia, que son más rápidas en conformar los tubos, unos 30 segundos por pieza, pero con el inconveniente de que se trata de máquinas muy caras por el tipo de generadores y herramientas que utiliza, resultando, por tanto, muy difíciles de amortizar si no se trata de grandes series a fabricar.
A grandes rasgos, dicho sistema comprende dos semi moldes con la forma de la curva a conformar, entre los que se incorpora el tramo de tubo a curvar, estando uno de estos semi moldes conectado a un generador de gran potencia constituyéndose el semi molde como el electrodo que actúa sobre el material para calentarlo y ablandarlo haciendo que adopte la forma prevista cuando se mantiene entre dichos semi moldes hasta su enfriado.
Sin embargo estas máquinas, además de tener un coste muy elevado, que puede alcanzar en la actualidad fácilmente los 90.000 €, tienen también el inconveniente de que emiten un tipo de radiación perjudicial para la salud y que puede alcanzar un radio de hasta 300mm, por lo que se tiene que aislar la parte del conformado.
El objetivo de la presente invención es, pues, desarrollar un nuevo procedimiento para el conformado de tubos de plástico y derivados que evite tales inconvenientes, y por tanto sea más sencillo y barato de llevar a cabo, de modo que sea fácilmente amortizable y permita el conformado de series cortas de piezas, debiendo señalarse que, al menos por parte del solicitante, se desconoce la existencia de ningún otro procedimiento o invención similar que presente sus mismas características técnicas y constitutivas, según se reivindican.
En dicho sentido, cabe mencionar que por la patente US5422048 se conoce "Un método de producción de tubo de resina doblado", el cual, sin embargo presenta notables diferencias con el procedimiento aquí preconizado, siendo la más destacable el hecho de que en dicha patente se realiza el calentamiento del tubo en una fase previa a su curvado mediante una matriz, en lugar de incorporarse el medio de aplicación de calor directamente integrando el molde, lo cual, además, supone una ventaja ya que, entre otras cosas, permite mayor rapidez en la consecución de la forma.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
El procedimiento para la conformación de tubos y el equipo para llevar a cabo dicho procedimiento que la invención propone, se configuran, pues, como una novedad dentro de su campo de aplicación, ya que a tenor de su implementación se alcanzan satisfactoriamente los objetivos anteriormente señalados, estando sus detalles caracterizadores convenientemente recogidos en las reivindicaciones finales que acompañan a la presente memoria descriptiva.
Concretamente, lo que la invención propone, es un nuevo procedimiento para conformar tuberías de material plástico y derivados del mismo que se basa en la utilización de ultrasonidos para curvar los tubos, aprovechando el efecto que producen las ondas ultrasónicas sobre las moléculas de los materiales plásticos, y que causan en ellas vibraciones mecánicas de alta frecuencia cuya energía se transforma en calor, haciendo que el material se funda en una fracción de segundo, lo cual, aplicado en la medida y tiempo apropiados y acompañado de la aplicación de presión sobre el material, permite modificar su forma y, si ésta se mantiene hasta que el material se vuelve a enfriar, la nueva forma se mantiene.
Para ello, el procedimiento contempla la aplicación de ondas ultrasónicas generadas por un pequeño dispositivo generador, que incluso puede ser de tipo portátil, las cuales son aplicadas al tubo mediante, al menos, un sonotrodo, conjugando valores de frecuencia y tiempo que dependerán en cada caso del tipo de material plástico, el diámetro del tubo y el grosor de las paredes del mismo.
Preferentemente, el equipo para llevar a cabo este procedimiento contempla la existencia de dos semi moldes con la forma curva a obtener, que serán los responsables de aplicar la presión al tubo, incorporando, al menos uno de ellos el sonotrodo conectado al generador de ultrasonidos, de tal modo que el tubo permanecerá alojado y presionado entre dichos semi moldes durante la aplicación del ultrasonido.
Una vez finalizada dicha operación, se aplicará aire frío a través de uno o de ambos extremos del tubo para su refrigeración, siendo posteriormente extraído de entre los semi moldes con la nueva forma deseada.
El descrito procedimiento para la conformación de tubos y el equipo para llevar a cabo dicho procedimiento consisten, pues, en una innovación de características desconocidas hasta ahora para el fin a que se destina, razones que unidas a su utilidad práctica, la dotan de fundamento suficiente para obtener el privilegio de exclusividad que se solicita. DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, un plano en que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente:
La figura número 1 .- Muestra una vista superior de una representación esquemática de un ejemplo de realización del equipo para la conformación de tubos por el procedimiento objeto de la invención, apreciándose en ella las principales partes y elementos que comprende, así como su configuración y disposición; y la figura número 2.- Muestra una vista en sección, según el corte A-A, señalado en la figura 1 , mostrando la configuración del semi molde que incorpora el sonotrodo, habiéndose representado en este caso también el dispositivo generador de los ultrasonidos
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
A la vista de la descrita figura 1 , y de acuerdo con la numeración adoptada, se puede apreciar en ella un ejemplo no limitativo del equipo de la invención, el cual comprende las partes y elementos que se indican y describen en detalle a continuación.
Así, tal como se observa en dicha figura 1 , el equipo (1 ) en cuestión, aplicable para conformar tubos (2) de material plástico o derivados del mismo, y dotarlos de formas curvas a partir de un tramo recto, mediante la aplicación de ultrasonidos, se configura a partir de, al menos, dos semi moldes (3, 4) en los que se contemplan respectivas superficies curvadas (5, 5') complementarias con la forma a conseguir, estando, al menos, un primer semi molde (3) dotado de, al menos, un cabezal (6) con, al menos, un sonotrodo (7) conectado a un dispositivo generador de ultrasonidos (8) y dispuesto dicho sonotrodo (7) de tal modo que la vibración provocada por los ultrasonidos produce calor en la superficie curva (5) de dicho primer semi molde (3) para actuar sobre el tubo (2) calentando su superficie lo suficiente como para que se deforme y adopte la forma curva de las superficies curvadas (5, 5') entre las que se dispone.
Preferentemente, el equipo (1 ) contempla la incorporación de varios sonotrodos (7) conectados al generador de ultrasonidos (8) a través de correspondientes cabezales (6) de modo que calientan la superficie curva (5) del primer semi molde (3).
Opcionalmente, también se incorporan en el segundo semi molde (4) uno o más sonotrodos (7) acoplados a cabezales (6) y conectados al generador de ultrasonidos (8) e igualmente dispuestos de modo que son susceptibles de proporcionar calor a superficie curva (5') de este segundo semi molde (4), si bien esta opción no se ha representado en la figura a efectos de simplificación.
Además, se podrán prever diferentes pares de semi moldes (3, 4) para conseguir distintas curvas se quieran implementar en el tubo (2) y/o en las superficies curvas (5, 5') complementarias de los, al menos dos, semi moldes (3, 4). Evidentemente, las curvas de inclinación y los radios serán distintos, según la forma que se desee obtener.
En todo caso, el generador de ultrasonidos (8), preferentemente, es un generador de tipo portátil, preferentemente con una potencia de unos 1500W y frecuencia de hasta 20 HZ, si bien ello dependerá de las necesidades de cada caso, y, entre otros elementos convencionales, provisto, también preferentemente, de conexión Ethernet con un PC que permite programar y ajustar los parámetros de aplicación y salvaguardar lo aplicado.
Por su parte, el cabezal (6) que se conecta al generador presenta un transductor, un amplificador y un soporte de ajuste rápido para la fijación del sonotrodo (7), elementos que no se han detallado en la figura por ser conocidos. Con todo ello, el procedimiento para la conformación de tubos de la invención, comprende, al igual que en otros sistemas ya conocidos, la colocación del tramo de tubo (2) a curvar presionado entre dos semi moldes (3, 4) con respectivas superficies curvadas (5, 5') complementarias con la forma a conseguir; aplicación de calor para el fusionado del material para ablandarlo y deformarlo hasta que adopta la nueva forma; y el enfriamiento del material una vez transcurrido el tiempo de deformación, con la diferencia fundamental de que la fase de aplicación de calor para conseguir el fusionado del material, y que constituye la fase más importante de todo el proceso, se produce a base de aplicar ondas ultrasónicas de manera simultánea a la incorporación del tubo entre los semi moldes (3, 4), las cuales son aplicadas conjugando, en cada caso, valores de frecuencia y tiempo según el tipo de material plástico, el diámetro del tubo (2) y el grosor de las paredes del mismo.
Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, no se considera necesario hacer más extensa su explicación para que cualquier experto en la materia comprenda su alcance y las ventajas que de ella se derivan, haciéndose constar que, dentro de su esencialidad, podrá ser llevada a la práctica en otros modos de realización que difieran en detalle de la indicada a título de ejemplo, y a las cuales alcanzará igualmente la protección que se recaba siempre que no se altere, cambie o modifique su principio fundamental.

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S
1 . - Procedimiento para la conformación de tubos, en particular para conformar tubos de material plástico y derivados, que comprendiendo los etapas de:
- colocación del tramo de tubo (2) a curvar presionado entre dos semi moldes (3, 4) con respectivas superficies curvadas (5, 5') complementarias con la forma a conseguir,
- aplicación de calor para fusionado del material y ablandarlo y deformarlo hasta que adopta la nueva forma,
- enfriamiento del material una vez transcurrido el tiempo de deformación, está caracterizado porque la aplicación del calor para el fusionado del material, para ablandarlo y deformarlo hasta que adopte la nueva forma, se produce a base de aplicar ondas ultrasónicas de manera simultánea a la incorporación del tubo entre los semi moldes (3, 4), conjugando valores de frecuencia y tiempo según el tipo de material plástico, el diámetro del tubo (2) y el grosor de las paredes del mismo.
2. - Procedimiento para la conformación de tubos, según la reivindicación 1 , caracterizado porque la aplicación de ondas ultrasónicas se lleva a cabo mediante, al menos, un sonotrodo (7) que, conectado a un generador de ultrasonidos (8), calienta, al menos, la superficie curva (5) de un primer semi molde (3).
3. - Equipo para llevar a cabo un procedimiento para la conformación de tubos, como el descrito en la reivindicación 2, caracterizado porque comprende dos semi moldes (3, 4) en los que se contemplan respectivas superficies curvadas (5, 5') complementarias con la forma a conseguir, estando, al menos, un primer semi molde (3) dotado de, al menos, un cabezal (6) con, al menos, un sonotrodo (7) conectado a un dispositivo generador de ultrasonidos (8) y dispuesto dicho sonotrodo (7) de tal modo que la vibración provocada por los ultrasonidos produce calor en la superficie curva (5) de dicho primer semi molde (3).
4. - Equipo, según la reivindicación 3, caracterizado porque comprende varios sonotrodos (7) conectados al generador de ultrasonidos (8) a través de cabezales (6) que calientan la curva (5) del primer semi molde (3) en el que se incorporan.
5. - Equipo, según la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque el segundo semi molde (4) también incorpora uno o más sonotrodos (7), acoplados a cabezales (6) y conectados al generador de ultrasonidos (8), dispuestos de modo que proporcionan calor a superficie curva (5') de este segundo semi molde (4),
6. - Equipo, según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque el generador de ultrasonidos (8) es un generador de tipo portátil, preferentemente con una potencia de unos 1500W y frecuencia de hasta 20 HZ.
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