Tobera y método para hacer la misma.

Un método para fabricar una tobera que comprende las etapas de:

(a) proporcionar un primer material

(115) capaz de soportar reacción multifotón;

(b) formar un primer patrón microestructurado (121) en el primer material (115) mediante la reacción de manera selectiva del primer material (115) utilizando un proceso multifotón, en el que el proceso multifotón permite que la polimerización sea confinada o limitada a la región focal de un haz de luz enfocado que se utiliza para exponer el primer material (115);

(c) replicar el primer patrón microestructurado (121) en un segundo material (130) diferente del primer material (115) para hacer un primer molde (140) que comprende un segundo patrón microestructurado (141) en el segundo material (130);

(d) replicar el segundo patrón microestructurado (141) en un tercer material (150) diferente del segundo material (130) para hacer un segundo molde (160) que comprende un tercer patrón microestructurado (161) que comprende una pluralidad de microestructuras (159, 165) en el tercer material (150);

(e) replicar el tercer patrón microestructurado (161) en un cuarto material (170) diferente del tercer material (150) para hacer una estructura replicada;

(f) aplanar el cuarto material (170) de la estructura replicada para exponer las partes superiores (171, 173) de las microestructuras en la pluralidad de microestructuras (159, 165) del tercer patrón microestructurado (161); y

(g) retirar el tercer material (150) que tiene como resultado una tobera que tiene una pluralidad de agujeros (106) en el cuarto material (170) y que corresponden a la pluralidad de microestructuras (159, 165) en el tercer patrón microestructurado (161).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2010/043628.

Solicitante: 3M INNOVATIVE PROPERTIES COMPANY.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 3M CENTER POST OFFICE BOX 33427 SAINT PAUL, MN 55133-3427 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: CARPENTER,BARRY S, WILLOUGHBY,JAIME B, SAHLIN,JENNIFER J.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES... > ALIMENTACION EN GENERAL DE LOS MOTORES DE COMBUSTION... > Inyectores de combustible no cubiertos en los grupos... > F02M61/18 (Boquillas de inyección, p. ej. implicando asientos de válvulas)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > MAQUINAS-HERRAMIENTAS; TRABAJO DE METALES NO PREVISTO... > OTROS PROCEDIMIENTOS MECANICOS PARA EL TRABAJO DEL... > Fabricación de objetos determinados por medio de... > B23P15/16 (de chapas con orificios de muy pequeño diámetro, p. ej. para toberas de expulsión o quemadores)

PDF original: ES-2464495_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Tobera y método para hacer la misma Campo de la invención Esta invención está relacionada con toberas. La invención es aplicable además a los inyectores de combustible que incorporan tales toberas.

Antecedentes La inyección de combustible se está convirtiendo cada vez más en el método preferido para mezclar combustible y aire en los motores de combustión interna. La inyección de combustible puede utilizarse generalmente para aumentar la eficiencia del combustible del motor y reduce las emisiones peligrosas. Los inyectores de combustible generalmente incluyen una tobera para atomizar el combustible bajo presión para la combustión. Las normas ambientales cada vez más estrictas exigen inyectores más eficientes de combustible.

El documento WO 2007/112309 A2 describe un proceso para hacer microagujas, distribuciones de microagujas, maestros y herramientas de replicación.

Compendio de la invención En general, la presente invención está relacionada con toberas y métodos para hacer toberas. En una realización, un método de fabricar una tobera incluye las etapas de: (a) proporcionar un primer material que es capaz de soportar reacción multifotón; (b) formar un primer patrón microestructurado en el primer material utilizando un proceso multifotón; (c) replicar el primer patrón microestructurado en un segundo material diferente del primer material para hacer un primer molde que incluye un segundo patrón microestructurado en el segundo material; (d) replicar el segundo patrón microestructurado en un tercer material que es diferente del primer y del segundo material para hacer un segundo molde que incluye un tercer patrón microestructurado que incluye una pluralidad de microestructuras en el tercer material; (e) aplanar el tercer patrón microestructurado del segundo molde con una capa de un cuarto material que es diferente del tercer material, en el que la capa expone las partes superiores de las microestructuras en la pluralidad de microestructuras en el tercer patrón microestructurado; y (f) retirar el tercer material, que tiene como resultado una tobera que tiene una pluralidad de agujeros en el cuarto material, en el que los agujeros corresponden a la pluralidad de las microestructuras del tercer patrón microestructurado. En algunos casos, las etapas del método se realizan secuencialmente. En algunos casos, el primer material incluye poli (metacrilato de metilo) . En algunos casos, el primer material es capaz de soportar una reacción de dos fotones. En algunos casos, el primer patrón microestructurado incluye una pluralidad de microestructuras discretas. En algunos casos, la pluralidad de microestructuras discretas incluye una microestructura discreta que es un cuerpo rectilíneo tridimensional, una parte de un cuerpo rectilíneo tridimensional, un cuerpo curvilíneo tridimensional, una parte de un cuerpo curvilíneo tridimensional, un poliedro, un cono, una microestructura estrechada o una microestructura en espiral. En algunos casos, el primer patrón microestructurado se forma en el primer material mediante un proceso de dos fotones. En algunos casos, la etapa de formar el primer patrón microestructurado en el primer material incluye exponer por lo menos una parte del primer material para provocar una absorción simultánea de múltiples fotones. En algunos casos, la etapa de formar el primer patrón microestructurado en el primer material incluye eliminar las partes expuestas del primer material, o las partes sin exponer del primer material. En algunos casos, replicar el primer patrón microestructurado en el segundo material incluye galvanizar el primer patrón microestructurado. En algunos casos, el segundo material comprende un material de galvanizado. En algunos casos, el primer molde comprende un metal. En algunos casos, el primer molde comprende Ni. En algunos casos, el segundo patrón microestructurado es substancialmente una réplica en negativo del primer patrón microestructurado. En algunos casos, la etapa de replicar el segundo patrón microestructurado en el tercer material incluye moldeo por inyección. En algunos casos, el tercer material incluye un polímero, tal como el policarbonato. En algunos casos, el segundo molde incluye un polímero. En algunos casos, el tercer patrón microestructurado es substancialmente una réplica en negativo del segundo patrón microestructurado. En algunos casos, la etapa de aplanar el tercer patrón microestructurado incluye galvanizar el tercer patrón microestructurado. En algunos casos, la etapa de aplanar el tercer patrón microestructurado incluye revestir el tercer patrón microestructurado con el cuarto material. En algunos casos, la etapa de aplanar el tercer patrón microestructurado incluye galvanizar el tercer patrón microestructurado con el cuarto material. En algunos casos, la etapa de galvanizar el tercer patrón microestructurado incluye retirar una parte del cuarto material, en el que, en algunos casos, la parte del cuarto material revestido se retira mediante un método de esmerilado. En algunos casos, el cuarto material incluye un material de galvanizado. En algunos casos, la tobera incluye un metal. En algunos casos, la tobera incluye Ni.

En otra realización, una tobera incluye un interior hueco y por lo menos un agujero que conecta el interior hueco con el exterior de la tobera. El por lo menos un agujero incluye una entrada de agujero en el interior hueco de la tobera que tiene una primera forma, y una salida de agujero en el exterior de la tobera que tiene una segunda forma que es diferente a la primera forma. En algunos casos, la primera forma es una forma elíptica y la segunda forma es una forma circular. En algunos casos, la primera forma es en forma de pista de carreras y la segunda forma es una forma

circular. En algunos casos, el perímetro de la primera forma incluye los arcos exteriores de una pluralidad de círculos colocados próximos, en donde los arcos exteriores se conectan mediante unos filetes similares a curvas.

En otra realización, una tobera incluye un interior hueco y por lo menos un agujero que conecta el interior hueco con el exterior de la tobera. El por lo menos un agujero incluye una entrada de agujero en el interior hueco de la tobera y una salida de agujero en el exterior de la tobera. El por lo menos un agujero tiene una sección transversal que rota desde la entrada de agujero a la salida de agujero. En algunos casos, la sección transversal tiene un índice de rotación creciente desde la entrada de agujero a la salida de agujero. En algunos casos, la sección transversal tiene un índice de rotación decreciente desde la entrada de agujero a la salida de agujero. En algunos casos, la sección transversal tiene un índice de rotación constante desde la entrada de agujero a la salida de agujero. En algunos casos, la entrada de agujero tiene una primera forma y la salida de agujero tiene una segunda forma que es diferente de la primera forma. En algunos casos, la tobera incluye una pluralidad de agujeros que se disponen en una distribución de círculos concéntricos que incluye un círculo más exterior. Los agujeros discretos de tobera se disponen de tal manera que ninguna parte del diámetro del círculo más exterior incluye por lo menos un agujero discreto de tobera desde cada círculo en la distribución de círculos concéntricos. En algunos casos, cada círculo en la distribución de círculos concéntricos incluye unos agujeros discretos espaciados igualmente de tobera.

Breve descripción de los dibujos La invención puede entenderse y apreciarse más completamente al considerar la siguiente descripción detallada de

diversas realizaciones de la invención en relación con los dibujos acompañantes, en los que: Las FIGs. 1A-1M son unas representaciones esquemáticas de unas construcciones en fases o etapas intermedias de un proceso... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método para fabricar una tobera que comprende las etapas de:

(a) proporcionar un primer material (115) capaz de soportar reacción multifotón;

(b) formar un primer patrón microestructurado (121) en el primer material (115) mediante la reacción de manera

selectiva del primer material (115) utilizando un proceso multifotón, en el que el proceso multifotón permite que la polimerización sea confinada o limitada a la región focal de un haz de luz enfocado que se utiliza para exponer el primer material (115) ;

(c) replicar el primer patrón microestructurado (121) en un segundo material (130) diferente del primer material

(115) para hacer un primer molde (140) que comprende un segundo patrón microestructurado (141) en el 10 segundo material (130) ;

(d) replicar el segundo patrón microestructurado (141) en un tercer material (150) diferente del segundo material (130) para hacer un segundo molde (160) que comprende un tercer patrón microestructurado (161) que comprende una pluralidad de microestructuras (159, 165) en el tercer material (150) ;

(e) replicar el tercer patrón microestructurado (161) en un cuarto material (170) diferente del tercer material 15 (150) para hacer una estructura replicada;

(f) aplanar el cuarto material (170) de la estructura replicada para exponer las partes superiores (171, 173) de las microestructuras en la pluralidad de microestructuras (159, 165) del tercer patrón microestructurado (161) ; y

(g) retirar el tercer material (150) que tiene como resultado una tobera que tiene una pluralidad de agujeros

(106) en el cuarto material (170) y que corresponden a la pluralidad de microestructuras (159, 165) en el tercer patrón microestructurado (161) .

2. El método de la reivindicación 1, en donde el primer patrón microestructurado (121) comprende una pluralidad de microestructuras discretas, y la pluralidad de las microestructuras discretas comprende una microestructura discreta en espiral.

3. El método de la reivindicación 1, en donde la etapa de formar el primer patrón microestructurado (121) en el primer material (115) comprende exponer por lo menos una parte del primer material (115) para provocar la absorción simultánea de múltiples fotones.

4. El método de la reivindicación 3, en donde la etapa de formar el primer patrón microestructurado (121) en el primer material (115) comprende eliminar las partes expuestas del primer material (115) .

5. El método de la reivindicación 3, en donde la etapa de formar el primer patrón microestructurado (121) en el primer material (115) comprende eliminar las partes no expuestas del primer material (115) .

6. El método de la reivindicación 1, en donde replicar el primer patrón microestructurado (121) en el segundo material (130) comprende galvanizar el primer patrón microestructurado (121) .

7. El método de la reivindicación 1, en donde el segundo patrón microestructurado (141) es sustancialmente una 35 réplica en negativo del primer patrón microestructurado (121) .

8. El método de la reivindicación 1, en donde la etapa de replicar el segundo patrón microestructurado (141) en el tercer material comprende (150) moldeo por inyección.

9. El método de la reivindicación 1, en donde el segundo molde (160) comprende un polímero.

10. El método de la reivindicación 1, en donde la etapa de replicar el tercer patrón microestructurado (161)

comprende galvanizar el tercer patrón microestructurado (161) o revestir el tercer patrón microestructurado (161) con el cuarto material.

11. El método de la reivindicación 1, en donde la etapa de replicar el tercer patrón microestructurado (161) comprende galvanizar el tercer patrón microestructurado (161) con el cuarto material (170) .

12. Una tobera hecha según cualquiera de los métodos de las reivindicaciones 1 a 11, dicha tobera comprende

una pluralidad de agujeros (720; 920; 1220) formados a través de la misma que conectan un lado de la tobera con un lado opuesto de la tobera, cada uno de los agujeros comprende:

una entrada de agujero (730; 930; 1230) en el lado de la tobera que tiene una primera forma;

un agujero salida (740; 940; 1240) en el lado opuesto de la tobera que tiene una segunda forma; y una superficie interior que conecta la entrada de agujero (730; 930; 1230) y la salida de agujero (740) ,

en donde la entrada de agujero (730; 930; 1230) y la salida de agujero (740; 940; 1240) se conectan mediante por lo menos una parte de la superficie interior que es curvilínea.

13. La tobera de la reivindicación 12, en donde por lo menos uno de los agujeros (720; 920; 1220) de la tobera se configura para que (a) la primera forma sea una forma elíptica y la segunda forma sea una forma circular, (b) la primera forma sea una forma de pista de carreras y la segunda forma sea una forma circular, (c) un perímetro de la primera forma comprende unos arcos exteriores de unos círculos colocados próximos, los arcos exteriores se conectan mediante unos filetes como curvas, o (d) la superficie interior con una sección transversal que rota desde la entrada (730; 930; 1230) de agujero a la salida (740; 940; 1240) de agujero.

14. La tobera de la reivindicación 12 o 13, en donde la entrada de agujero tiene una primera forma (730; 930; 1230) y la salida de agujero (740; 940; 1240) tiene una segunda forma diferente de la primera forma.

15. La tobera de cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, en donde la tobera es una tobera de inyector de combustible.