APARATO Y MÉTODO PARA MODELADO Y REFRIGERACIÓN DE MANGUITOS EN TUBERÍAS DE MATERIAL TERMOPLÁSTICO.

Aparato y método para modelado y refrigeración de manguitos en tuberías de material termoplástico La presente invención se refiere a una máquina acampanadora para modelar campanas en extremidades de tubos de material termoplástico. La presente invención también se refiere a un método para modelar una campana en la extremidad de un tubo de material termoplástico. En particular, la presente invención se refiere a una máquina acampanadora y a un método de modelado que utiliza un enfriamiento específico de la campana modelada. Uno de los sistemas más difundidos para realizar el acoplamiento entre dos tubos de material termoplástico es el sistema denominado mediante campana. Este último consiste en modelar una campana en una de las dos extremidades de un tubo para luego introducir dentro de la campana así formada la extremidad de otro tubo en la cual no ha sido modelada ninguna campana. Las campanas en la extremidad de los tubos se efectúan mediante un proceso de termo modelado a través de una apropiada máquina acampanadora. Normalmente la máquina acampanadora viene instalada después de una línea de extrusión de tubos, recibiendo desde esta última los tubos a maquinar ya cortados. Normalmente las máquinas acampanadoras comprenden un cabezal de maquinado provisto de al menos un horno para el calentamiento de la extremidad del tubo en la cual se debe efectuar la campana y una estación de modelado que utiliza un apropiado molde para modelar la extremidad calentada del tubo dándole forma de campana. Además, generalmente el enfriamiento de la campana viene efectuado en la estación de modelado. El enfriamiento podría tener lugar simultáneamente con el modelado de la campana y/o posteriormente a dicho modelado. Una vez que la campana ha alcanzado una temperatura cercana a la temperatura ambiente se procede a quitar la misma campana del molde, después de lo cual viene descargado, de la máquina, el tubo que acaba de ser sometido al proceso de acampanado. Las técnicas de acampanado más difundidas utilizan aire comprimido que, introducido dentro de un ambiente que puede ser presurizado, ejerce una acción fluídica, presionando las paredes de la extremidad del tubo, calentadas y deformables plásticamente, contra un molde metálico. Los moldes metálicos pueden modelar la forma externa de la campana. En este caso el molde se obtiene en las paredes internas de una cavidad, en la cual se introduce la extremidad del tubo donde debe modelarse la campana. Dentro del tubo se introduce el aire comprimido, el cual empuja las paredes de la extremidad del tubo, desde adentro hacia fuera, contra las paredes internas de la cavidad. En el caso que la forma final de la campana tenga que tener una sede anular para una junta, entonces en las paredes internas de la cavidad que conforman el molde se efectúa una correspondiente acanaladura anular. Los moldes metálicos pueden modelar la forma interna de la campana. En este caso, el molde está configurado como un mandril (o tapón) y en particular está compuesto por de las paredes laterales externas del mismo mandril. El mandril viene colocado dentro de una cavidad que puede ser presurizada, forzándolo axialmente dentro de la extremidad del tubo. El aire comprimido viene introducido dentro de la cavidad que puede ser presurizada fuera del tubo (y del mandril), el cual empuja las paredes de la extremidad del tubo, de afuera hacia dentro, contra las paredes externas del mandril. En el caso que la forma final de la campana tenga que tener una sede anular para una junta, entonces el mandril estará provisto de sectores expansibles situados en la zona correspondiente a la sede de la junta. Una vez modelada la sede, dichos sectores expansibles se repliegan dentro del mandril antes de quitar el mismo mandril de la extremidad del tubo en la cual se ha formado la campana. Por ejemplo, en los documentos de las patentes IT 1.169.179, EP 0.516.595 y EP 0.684.124 se describen sistemas que utilizan este tipo de molde. Los moldes metálicos pueden modelar tanto la forma interna como la forma externa de la campana. En este caso la configuración del molde es una combinación de los dos casos descritos con anterioridad: un mandril, cuyas superficies laterales externas modelan la forma interna de la campana, se introduce en una cavidad que puede ser presurizada cuyas superficies laterales internas modelan la forma externa de la campana. Luego se procede a forzar coaxialmente el mandril dentro de la extremidad del tubo en la cual debe modelarse la campana. Posteriormente, durante una primera etapa se introduce el aire comprimido dentro del tubo, el cual empuja las paredes de la extremidad del tubo, de adentro hacia fuera, contra las paredes internas de la cavidad. Durante una segunda etapa, después de haber despresurizado, al menos en parte, el espacio entre el mandril y el tubo se introduce aire comprimido dentro de la cavidad que puede ser presurizada fuera del tubo (y del mandril), el cual empuja las paredes de la extremidad del tubo, de afuera hacia dentro, contra las paredes externas del mandril. En el documento de la patente de invención EP 0.700.771 se describe un ejemplo de este tipo de sistema. Normalmente es posible enfriar la campana haciendo que un flujo de fluido de enfriamiento impacte directamente las paredes del tubo y, por consiguiente, explotando fenómenos de convección forzada. Alternativa o adicionalmente, es posible enfriar la campana quitando calor de la misma campana por conducción a través de las paredes metálicas del molde. En particular, a los efectos de lo dicho con anterioridad, a su vez es posible enfriar el molde haciendo circular fluidos de enfriamiento dentro del mismo. En el caso de sistemas que utilizan mandriles mecánicos provistos 2 E08425739 24-11-2011   de sectores expansibles para modelar la sede anular para la junta, la presencia en el mandril de mecanismos complejos dedicados al movimiento de los sectores expansibles imposibilita el enfriamiento de la parte interna del mandril haciendo circular refrigerantes. A menudo como fluido de enfriamiento se emplea un flujo de aire forzado y, para el proceso de modelado de la campana, utilizando un circuito separado, se emplea aire comprimido. Un ejemplo de este tipo de máquina acampanadora se halla en el documento de la patente de invención IT 1.169.179 y en el documento US-A- 4.091.059. Durante el modelado, mientras se introduce aire comprimido dentro de la cámara de modelado a través de una respectiva boca de entrada, para enfriar el mandril dentro de este último se introduce un flujo de aire de enfriamiento forzado. Una vez terminado el modelado, se detiene el suministro de aire comprimido y a través de una boca de entrada diferente de la del aire comprimido dentro de la cámara se introduce el flujo de aire de enfriamiento forzado. En una ejecución alternativa de este sistema, descrita en el documento de la patente de invención EP 0.561.594, al final del modelado, dentro del mandril se sigue introduciendo el flujo de aire forzado de baja presión, mientras que no se detiene el suministro de aire comprimido, sino que, por el contrario, se permite la salida de la cámara de modelado, de modo que su flujo, renovado continuamente, enfríe la superficie externa de la campana que se acaba de modelar. Por lo tanto, el mismo aire de proceso que se utiliza para modelar la campana se emplea para enfriarla. Otro ejemplo de un sistema en el que el mismo aire de proceso se utiliza para el modelado y para el enfriamiento está descrito en el documento de la patente de invención EP 0.684.124. En este sistema el único aire de proceso que se utiliza es el aire comprimido para modelar la campana. El mismo se introduce dentro de la cámara de modelado a través de una respectiva boca de entrada y presuriza la cámara a un nivel de presión predeterminado, modelando la campana sobre el mandril de modelado. Una vez alcanzado el nivel de presión máxima predeterminado y terminado el modelado, se abre una válvula de salida, que permite la salida del aire comprimido de la cámara de modelado a través de un conducto de salida que desemboca en el mandril. Simultáneamente se mantiene la entrada del flujo de aire comprimido. Ello crea un flujo de aire que enfría la campana y que luego se introduce directamente dentro del mandril, favoreciendo además el enfriamiento del mandril. Sucesivamente el aire sale del mandril a través de adecuados orificios de salida para ser dispersado en el ambiente. Como se ha dicho con anterioridad, los sistemas descritos en los documentos de la patente de invención IT 1.169.179, EP 0.516.595 y EP 0.684.124 (sucintamente esbozados arriba) utilizan un molde compuesto por un mandril con una parte externa configurada, que se introduce en una cavidad que puede ser presurizada. Durante la etapa de modelado, la cámara de modelado viene presurizada de modo de minimizar (o incluso eliminar)... [Seguir leyendo]

1.- Máquina acampanadora para modelar campanas en extremidades de tubos de material termoplástico, que comprende: - una cámara de modelado (1), para la introducción y modelado tipo campana de la extremidad (20) calentada de un tubo (2) de material termoplástico donde debe realizarse una campana; - una línea de alimentación (3) de aire de proceso, que toma el aire de proceso desde una fuente de aire comprimido (30) e introduce el mismo aire de proceso dentro de la cámara de modelado (1) a través de una boca de entrada (10); - medios para el enfriamiento de la extremidad (20) del tubo (2) que utilizan al menos el aire de proceso; la máquina estando caracterizada por el hecho que: - los medios de enfriamiento comprenden una máquina frigorífica (4) con un ciclo operativo que funciona con un refrigerante, la máquina frigorífica (4) estando provista de un circuito cerrado para recircular el refrigerante que, a su vez, comprende un evaporador (40) de refrigerante situado a lo largo del recorrido del aire de proceso que se extiende desde la fuente de aire comprimido (30) hasta la cámara de modelado (1); - la línea de alimentación (3) de aire de proceso transporta el aire de proceso al evaporador (40), lo cual implica una cesión de calor del aire de proceso al refrigerante que se halla dentro del evaporador (40), con consiguiente enfriamiento del aire de proceso; - los medios de enfriamiento comprenden una sección de refrigeración (5) que enfría un líquido de intercambio térmico que recircula por un respectivo circuito cerrado, el circuito cerrado del líquido de intercambio térmico comprendiendo un primer intercambiador térmico (50), situado en la línea de alimentación (3) de aire de proceso antes del evaporador (40) con respecto a la cámara de modelado (1) a lo largo del recorrido del aire de proceso que se extiende desde la fuente de aire comprimido (30) hasta la cámara de modelado (1), la línea de alimentación (3) de aire de proceso transportando el aire de proceso al primer intercambiador de calor (50), lo cual implica una cesión de calor del aire de proceso al líquido de intercambio térmico y el preenfriamiento del aire de proceso. 2.- Máquina acampanadora según la reivindicación 1, caracterizada por el hecho que comprende un colector de humedad de condensación (41), situado en la línea de alimentación (3) del aire de proceso inmediatamente después del evaporador (40) con respecto a la fuente de aire comprimido (30) a lo largo del recorrido del aire de proceso que se extiende desde la fuente de aire de proceso (30) hasta la cámara de modelado (1) y adecuado para recolectar la humedad de condensación contenida en el aire de proceso que sale del evaporador (40). 3.- Máquina acampanadora según la reivindicación 1 o 2, caracterizada por el hecho que comprende una etapa (6) para enriquecer el aire de proceso con agua de proceso nebulizada, que a su vez comprende: - al menos un inyector (60), colocado en un tramo de la línea de alimentación (3) del aire de proceso situado después del evaporador (40) con respecto a la fuente de aire comprimido (30) a lo largo del recorrido del aire de proceso que se extiende desde la fuente de aire comprimido (30) hasta la cámara de modelado (1); - una línea de alimentación (61) de agua, que toma agua de la fuente de agua (62) y la transporta hasta el inyector (60), donde el agua viene nebulizada en el flujo del aire de proceso; - medios (63) para detener la entrada del flujo de agua de proceso en el inyector (60), dichos medios estando ubicados en la línea de alimentación (61) de agua; el inyector (60) estando orientado hacia la parte lateral de la línea de alimentación (3) de aire de proceso orientada hacia la cámara de modelado (1). 4.- Máquina acampanadora según la reivindicación 3, caracterizada por el hecho que comprende una etapa de enfriamiento de agua (64) situada a lo largo de la línea de alimentación (61) de agua. 5.- Máquina acampanadora según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, caracterizada por el hecho que comprende medios de hermeticidad (16) que provocan una presurización al menos parcial de por lo menos una parte de la cámara de modelado (1) durante la introducción del aire de proceso dentro de la misma cámara de modelado (1), dicha cámara de modelado (1) comprendiendo paredes configuradas (11) adecuadas para modelar la forma de la campana y contra las cuales viene empujado el material de la extremidad (20) del tubo (2) por el aire de proceso introducido dentro de dicha al menos una parte de la cámara de modelado (1) que viene presurizada por lo menos parcialmente. 6.- Máquina acampanadora según la reivindicación 5, caracterizada por el hecho que: 16 E08425739 24-11-2011   - la cámara de modelado (1) está constituida por una combinación de una envoltura (12) y de un mandril de modelado (13) dispuesto dentro de la envoltura (12) y sobre el cual será forzada axialmente la extremidad (20) calentada de tubo (2), las paredes laterales externas (130) del mandril de modelado (13) constituyendo al menos parcialmente las paredes configuradas (11) de la cámara de modelado (1) y siendo adecuadas para definir la forma interna de la campana a modelar; - la máquina acampanadora comprendiendo un tramo de línea de transporte (7) de aire de proceso que toma aire de proceso de la cámara de modelado (1) a través de una boca de salida (14) y que, a través de un punto de introducción (15), introduce el aire de proceso tomado de esta manera dentro del mandril de modelado (13) para así enfriar el mandril de modelado (13). 7.- Máquina acampanadora según la reivindicación 6, caracterizada por el hecho que comprende una etapa de enfriamiento (70) de aire de proceso situada a lo largo de la línea de transporte (7) del aire de proceso entre la boca de salida (14) de la cámara de modelado (1) y el punto de introducción (15) del aire dentro del mandril de modelado (13). 8.- Máquina acampanadora según la reivindicación 6 o 7, caracterizada por el hecho que comprende un dispositivo separador de humedad de condensación (71) situado a lo largo de la línea de transporte (7) de aire de proceso entre la boca de salida (14) de la cámara de modelado (1) y el punto de introducción del aire dentro del mandril de modelado (13), y que actúa sobre el aire de proceso para eliminar, del mismo aire de proceso, todo vestigio de agua que pudiera contener. 9.- Método de modelado de una campana en correspondencia de la extremidad de un tubo de material termoplástico, que comprende las etapas de: - tomar un tubo (2) de material termoplástico con una extremidad (20) calentada hasta un estado deformable plásticamente; - modelar el material de la extremidad (20) calentada del tubo (2) dándole forma de campana; - tomar el aire de proceso que llega de una fuente de aire comprimido (30) y someter el aire de proceso tomado de esta manera a una etapa de tratamiento que comprende al menos una subetapa de enfriamiento; - enfriar el material de la extremidad (20) del tubo (2) al menos por medio de un flujo de aire de proceso que sale de la etapa de tratamiento; el método estando caracterizado por el hecho que: - durante la subetapa de enfriamiento, el aire de proceso viene transportado y hecho pasar dentro de un evaporador (40) de una máquina frigorífica (4) con un ciclo operativo que funciona con un refrigerante que recircula por un respectivo circuito cerrado de la máquina frigorífica (4) que comprende al evaporador (40), lo cual implica cesión de calor del aire de proceso al refrigerante que se halla dentro del evaporador; - durante la etapa de tratamiento del aire de proceso, el mismo aire de proceso tomado de la fuente de aire comprimido (30) primero viene sometido a una subetapa de preenfriamiento y luego a la subetapa de enfriamiento; durante la subetapa de preenfriamiento el aire de proceso viene transportado y hecho pasar por un primer intercambiador de calor (50), en el cual el aire de proceso cede calor al líquido de intercambio térmico enfriado por una sección de refrigeración (5), el líquido de intercambio térmico recirculando por un respectivo circuito cerrado que comprende al primer intercambiador de calor (50). 10.- Método de modelado según la reivindicación 9, caracterizado por el hecho que durante la etapa de tratamiento del aire de proceso, el aire de proceso que sale del evaporador (40) viene sometido a una subetapa de recolección de la humedad de condensación presente en el mismo debido al enfriamiento. 11.- Método de modelado según la reivindicación 9 o 10, caracterizado por el hecho que la etapa de modelado de una campana en la extremidad (20) calentada del tubo (2) comprende las subetapas de: - introducción de la extremidad (20) calentada del tubo (2) dentro de una cámara de modelado (1) provista de paredes configuradas (11) adecuadas para obtener la forma de campana; - introducción dentro de la cámara de modelado (1) del aire de proceso que sale de la etapa de tratamiento y, por ende, presurización de al menos una parte de la cámara de modelado (1), hasta alcanzar una presión de modelado de la campana en dicha al menos una parte de la cámara de modelado (1); - mantenimiento de la presión de modelado de la campana por un determinado tiempo de modelado de la campana; el aire de proceso presurizado de esta manera empujando el material de la extremidad (20) calentada del tubo (2) contra las superficies configuradas (11) de modo que la extremidad (20) del tubo (2) asuma su forma. 12.- Método de modelado según la reivindicación 11, caracterizado por el hecho que: - la cámara de modelado (1) está determinada por una combinación de una envoltura externa (12) y de un mandril de modelado (13) situado dentro de dicha envoltura (12), las paredes laterales externas (130) del 17 E08425739 24-11-2011   mandril de modelado (13) constituyendo una primera parte de las paredes configuradas (11) de la cámara de modelado (1) que determinan la forma interna de la campana a modelar; - la subetapa de introducción de la extremidad (20) calentada del tubo (2) dentro de la cámara de modelado (1) comprendiendo el forzado axial de la misma extremidad (20) calentada del tubo (2) sobre el mandril de modelado (13); - al menos por una fracción del tiempo de modelado de la campana el aire de proceso, mantenido a la presión de modelado de la campana, presionando la extremidad (20) del tubo (2) sobre las paredes laterales externas (130) del mandril de modelado (13). 13.- Método de modelado según la reivindicación 12, caracterizado por el hecho que: - la envoltura externa (12) tiene paredes internas (120), que constituyen una segunda parte de las paredes configuradas (11) de la cámara de modelado (1) que determina la forma externa de la campana a modelar; - por un primer tiempo de modelado de la campana el aire de proceso siendo introducido entre las paredes laterales externas (130) del mandril de modelado (13) y la extremidad (20) del tubo (2), empujando la misma extremidad (20) del tubo (2) de modo que la misma presione contra las paredes internas (120) de la envoltura externa (12), en el espacio comprendido entre las paredes laterales externas (130) del mandril de modelado (13) y la extremidad (20) del tubo (2) manteniendo la presión de modelado de la campana en un primer valor por la duración de la primera parte del tiempo de modelado de la campana; - después de una despresurización al menos parcial del espacio comprendido entre las paredes laterales externas (130) del mandril de modelado (13) y la extremidad (20) del tubo (2), por una segunda parte del tiempo de modelado de la campana el aire de proceso siendo introducido dentro del espacio comprendido entre las paredes (120) de la envoltura externa (12) y la extremidad (20) del tubo (2), empujando la extremidad (20) del tubo (2) de modo que la misma presione contra las paredes laterales externas (130) del mandril de modelado (13), en el espacio comprendido entre las paredes internas (120) de la envoltura externa (12) y la extremidad (20) del tubo (2) manteniendo la presión de modelado de la campana en un segundo valor por la duración de la segunda parte del tiempo de modelado de la campana. 14.- Método de modelado según una cualquiera de las reivindicaciones de 11 a 13, caracterizado por el hecho que al final del tiempo de modelado de la campana, la etapa de enfriamiento del material de la extremidad (20) del tubo (2) comprende: - permitir la salida de un flujo de aire de proceso desde de la cámara de modelado (1) menor que la entrada de un flujo de aire de proceso dentro de la misma cámara de modelado (1), de modo que, a una presión menor que la presión de modelado de la campana, en la cámara de modelado (1) venga establecido un flujo de aire de proceso recambiado permanentemente sobre el material de la extremidad (20) del tubo (2); - mantener tanto la salida del flujo de aire de proceso desde de la cámara de modelado (1) como la entrada del flujo de aire de proceso dentro de la misma cámara de modelado (1) por un tiempo de enfriamiento. 15.- Método de modelado según la reivindicación 14 cuando depende, directa o indirectamente, de la reivindicación 12, caracterizado por el hecho que comprende la toma de aire de proceso que sale de la cámara de modelado (1) y su introducción dentro del mandril de modelado (13), con consiguiente enfriamiento del mismo mandril de modelado (13). 16.- Método de modelado según la reivindicación 15, caracterizado por el hecho que antes de ser introducido dentro del mandril de modelado (13), el aire de proceso que sale de la cámara de modelado (1) viene sometido a una etapa de postratamiento que comprende al menos una subetapa de enfriamiento. 17.- Método de modelado según la reivindicación 9 o 10, caracterizado por el hecho que la etapa de tratamiento del aire de proceso comprende la activación, después de la subetapa de enfriamiento, de una subetapa de enriquecimiento del aire de proceso con agua nebulizada presurizada que, a su vez, comprende las siguientes etapas: - tomar agua desde una fuente de agua (62); - permitir la entrada de un flujo de agua a una presión predeterminada en al menos un inyector (60) que nebuliza el agua y la dispersa dentro del aire de proceso; la presión predeterminada del agua siendo mayor que la presión del aire de proceso donde viene dispersada el agua nebulizada. 18.- Método de modelado según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones de 14 a 16, caracterizado por el hecho que la etapa de tratamiento del aire de proceso comprende, al final del tiempo de modelado de la 18 E08425739 24-11-2011   campana y sólo durante el tiempo para enfriar el material de la extremidad (20) del tubo (2), la activación, después de la subetapa de enfriamiento, de una subetapa de enriquecimiento del aire de proceso con agua nebulizada presurizada que, a su vez, comprende las siguientes etapas: - tomar agua desde una fuente de agua (62); - permitir la entrada de un flujo de agua a una presión predeterminada en por lo menos un inyector (60) que produce la nebulización y dispersión de la misma agua dentro del aire de proceso; la presión predeterminada del agua siendo mayor que la presión del aire de proceso donde se produce la dispersión del agua nebulizada. 19.- Método de modelado según la reivindicación 18 cuando depende, directa o indirectamente, de la reivindicación 15, caracterizado por el hecho que, antes de ser introducido dentro del mandril de modelado (13), el aire de proceso viene sometido a un proceso de separación de humedad de condensación para eliminar todo vestigio de agua que pudiera haber en el mismo aire de proceso. 20.- Método de modelado según la reivindicación 18 o 19, caracterizado por el hecho que, al final del tiempo para enfriar el material de la extremidad (20) del tubo (2), viene interrumpida la subetapa de enriquecimiento del aire de proceso con agua nebulizada presurizada, mientras que, por el contrario, durante un intervalo adicional de tiempo después del tiempo de enfriamiento continúan tanto la salida del flujo de aire de proceso desde de la cámara de modelado (1) como la entrada del flujo de aire de proceso dentro de la cámara de modelado (1), con lo cual en la cámara de modelado (1) se genera un flujo de aire de proceso recambiado permanentemente, que sirve para secar la cámara de modelado (1) y la extremidad (20) del tubo (2). 21.- Método de modelado según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones de 17 a 20, caracterizado por el hecho que el inyector (60) está situado con su eje (601) coincidente con la dirección de flujo del aire de proceso en correspondencia del punto donde viene sumergido el mismo inyector (60) en dicho flujo y, además, estando caracterizado por el hecho que la configuración constructiva del inyector (60) es tal que, durante la subetapa de enriquecimiento del aire de proceso con agua nebulizada presurizada, el cono de salida del agua nebulizada presurizada desde el inyector (60) tiene un ángulo de cono (A) menor o igual que 45°, preferentemente igual a 30°. 22.- Método de modelado según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones de 17 a 21, caracterizado por el hecho que durante la subetapa de enriquecimiento del aire de proceso con agua nebulizada presurizada, el agua presurizada tomada desde la fuente de agua (62), antes de ser enviada al inyector (60), viene enfriada en una etapa de enfriamiento (64). 19 E08425739 24-11-2011   E08425739 24-11-2011   21 E08425739 24-11-2011   22 E08425739 24-11-2011   23 E08425739 24-11-2011