Aparato y método para dosificar una mezcla de un gas y un material fluido.

Un dispositivo de inyección de gas (60) que comprende:

un cuerpo principal (62) que tiene una entrada (84) configurada para recibir un gas presurizado,

una salida (66) configurada para expulsar el gas presurizado, un paso de gas (100) que conecta dicha entrada (84) ydicha salida (66), y un orificio de control (98) en dicho paso de gas (100), configurado dicho orificio de control (98)para medir un caudal del gas presurizado a dicha salida (66); y

un elemento de control de flujo (96) en dicho paso de gas, teniendo dicho elemento de control de flujo (96) un primerestado en el que el gas presurizado puede fluir en dicho paso de gas (100) desde dicha entrada (84) a través dedicho orificio de control (98) hasta dicha salida (66) y un segundo estado en el que se bloquea que el gaspresurizado fluya hasta dicha salida (66),

en el que dicho cuerpo principal (62) incluye un asiento de sellado (76) en dicho paso de gas (100) entre dichaentrada (84) y dicha salida (66),

y en el que dicho dispositivo de inyección de gas (60) comprende además:

una punta de aguja (74) móvil en relación con dicho asiento de sellado (76) entre una posición abierta en la quedicha punta de aguja (74) está separada de dicho asiento de sellado (76) para permitir que el gas presurizado fluyamás allá de dicho asiento de sellado (76) y una posición cerrada en la que dicha punta de aguja (74) entra encontacto con dicho asiento de sellado (76) para bloquear un flujo del gas presurizado; y

un accionador acoplado de manera mecánica con dicha punta de aguja (74), adaptado dicho accionador para moverdicha punta de aguja (74) en relación con dicho asiento de sellado (76) entre dichas posiciones abierta y cerrada enun movimiento axial recíproco;

en el que dicho orificio de control (98) se encuentra entre dicho asiento de sellado (76) y dicha salida (66).

Aparato y método para dosificar una mezcla de un gas y un material fluido

Referencia cruzada a las solicitudes relacionadas La presente solicitud reivindica el beneficio de la solicitud provisional de los Estados Unidos con Nº 60/890.377, presentada el 16 de febrero de 2007.

Campo de la invención La presente invención se refiere, en general, a aparatos de dosificación y, más en particular, a aparatos para formar y dosificar una mezcla de un gas y un material fluido.

Antecedentes de la invención Los medios y materiales fluidos, tal como materiales poliméricos como adhesivos de fusión en caliente termoplásticos, revestimientos poliméricos, pinturas, y otros materiales termoplásticos y / o termoestables, pueden espumarse antes de dosificarse. Para ese fin, los sistemas de dosificación convencionales pueden introducir un gas,

tal como nitrógeno, dióxido de carbono, o suministro de aire comprimido, en solución con un material fluido presurizado. Se arrastran volúmenes del gas compresible en el material fluido incompresible. Cuando se dosifica el material fluido, los volúmenes arrastrados de gas se expanden con rapidez y quedan atrapados en el interior del material fluido para generar un material fluido espumado. Estas células atrapadas comprenden pequeñas burbujas de gas distribuidas a través de la totalidad del material fluido.

Un material fluido que puede dosificarse en un estado espumado es un adhesivo de fusión en caliente fundido. Un efecto de las burbujas de gas es actuar como pequeños aislantes, lo que prolonga el tiempo abierto de un adhesivo de fusión en caliente espumado para la colocación del producto. Otro efecto de las burbujas de gas es reducir la viscosidad de trabajo del adhesivo de fusión en caliente de tal modo que el adhesivo de fusión en caliente espumado es más extensible. Debido a que el adhesivo de fusión en caliente espumado se extiende con más facilidad para cubrir más área superficial, el consumo de adhesivo se reduce.

Los adhesivos de fusión en caliente espumados presentan un rendimiento mejorado que se caracteriza por una fuerza de unión elevada, unos tiempo de curado más prolongados, una unión más fuerte a superficies porosas o irregulares, la capacidad de dosificar sobre superficies inclinadas o verticales, y una unión mejorada a materiales conductores. Los adhesivos de fusión en caliente espumados reducen los costes mediante la reducción del consumo de adhesivo. La apariencia del producto se mejora por la capacidad de unir materiales termosensibles, la blancura del adhesivo, y la estrecha línea de unión.

Los selladores representan otro material fluido que puede dosificarse en un estado espumado para crear sellos de espuma de célula cerrada que actúan como barreras de larga duración efectivas frente al aire, el polvo, el vapor y los fluidos en diversas aplicaciones. El sellador puede ser cualquier material que pueda bombearse, tal como poliuretano, silicona o plastisol. Debido a que se usa un gas, los selladores espumados retienen sus propiedades físicas fundamentales, tal como resistencia a la temperatura y resistencia química. El uso de esta tecnología de 45 “espuma en el sitio” para los selladores reduce el uso de materiales costosos tales como poliuretanos y siliconas, mejora la compresibilidad y la elasticidad, y reduce el tiempo de endurecimiento. Los selladores espumados pueden aplicarse por dispositivos robóticos, lo que requiere menos trabajo que aplicar manualmente juntas cortadas a troquel. La colocación de juntas de espuma en el sitio automatizada aumenta la producción, reduce el trabajo y los costes de material, y mejora la calidad a través de una colocación de juntas precisa y consistente.

El documento DE 36 37 918 A1 divulga un dispositivo para inyectar un gas en un material líquido termoplástico.

El documento FR 2 483 320 divulga un aparato para cambiar unas cantidades medidas de gas o líquidos que se mezclan con un material termoplástico.

El documento DE 43 05 866 A1 divulga un método para extruir un material de espuma de plástico bajo alta presión por medio de una válvula para controlar el flujo.

El documento EP 0 370 487 A divulga una técnica de inyección de gas de inyección de un gas inerte en una resina 60 fundida en el interior de una cavidad. Un pistón en un cilindro de compresión se usa en un modo en serie.

A pesar de que los sistemas de dosificación convencionales para materiales fluidos espumados son adecuados para su fin previsto, no obstante sería deseable proporcionar aparatos de dosificación simplificados para introducir, de manera eficiente y económica, un gas en un material fluido.

Sumario de la invención De acuerdo con una realización, un dispositivo de inyección de gas incluye un cuerpo principal que tiene una entrada configurada para recibir un gas presurizado, una salida configurada para expulsar el gas presurizado, un paso de gas que conecta la entrada y la salida, y un orificio de control en el paso de gas. El orificio de control está configurado para medir un caudal del gas presurizado que fluye hasta la salida. El dispositivo de inyección de gas incluye además un elemento de control de flujo en el paso de gas. El elemento de control de flujo tiene un primer estado en el que el gas presurizado puede fluir en el paso de gas desde la entrada a través del orificio de control hasta la salida y un segundo estado en el que se bloquea que el gas presurizado fluya hasta la salida.

De acuerdo con otra realización, se proporciona un aparato para dosificar una mezcla de un gas presurizado y un material fluido. El aparato comprende un dispositivo de mezclado que incluye una cámara de mezclado que confina una corriente del material fluido y una mezcladora en el interior de la cámara de mezclado. La mezcladora está configurada para combinar el gas presurizado con la corriente del material fluido para formar la mezcla. Un dosificador está acoplado en comunicación de fluidos con la cámara de mezclado. El dosificador está configurado para recibir y dosificar la mezcla. El aparato incluye además un dispositivo de inyección de gas que tiene una entrada configurada para recibir el gas presurizado, una salida que está acoplada con el dispositivo de mezclado, y un paso de gas entre la entrada y la salida. El dispositivo de inyección de gas está configurado para comunicar el gas presurizado desde la entrada a través del paso de gas hasta la salida y desde la salida al interior de la cámara de mezclado.

Breve descripción de los dibujos Los dibujos adjuntos, que se incorporan en y constituyen una parte de la presente memoria descriptiva, ilustran realizaciones de la invención y, junto con una descripción general que se ha dado en lo que antecede, y la descripción detallada de las realizaciones que se da en lo sucesivo, sirven para explicar los principios de la invención.

La figura 1 es una vista en perspectiva de diagrama de una realización de un sistema de dosificación para dosificar 30 una mezcla de un gas y un material fluido en la que el sistema de dosificación incluye un dispositivo de mezclado y un dispositivo de inyección de gas que está acoplado con la cámara de mezclado.

La figura 1A es una vista en perspectiva de una porción del dispositivo de mezclado de la figura 1 con el dispositivo de inyección de gas desmontado de la cámara de mezclado. 35 La figura 2 es una vista desde arriba del dispositivo de mezclado de la figura 1.

La figura 3 es una vista lateral de una porción del dispositivo de mezclado de la figura 1.

La figura 4 es una vista en sección transversal del dispositivo de mezclado que se toma en general a lo largo de la línea 4-4 en la figura 2.

La figura 5 es una vista en sección transversal del dispositivo de mezclado que se toma en general a lo largo de la línea 5-5 en la figura 2. 45 La figura 6 es una vista en perspectiva de la mezcladora que se usa en el dispositivo de mezclado de la figura 1.

La figura 7 es una vista en perspectiva del dispositivo de inyección de gas de la figura 1 que se ilustra como desmontado de la cámara de mezclado del sistema de dosificación.

La figura 7A es una vista en sección transversal que se toma en general a lo largo de la línea 7A-7A en la figura 7 en la que la punta de aguja del dispositivo de inyección de gas se muestra separada del asiento de sellado para inyectar gas en el material fluido en el interior de una cámara de mezclado del dispositivo de mezclado.

La figura 8 es una vista en sección transversal ampliada de una porción inferior del dispositivo de inyección de gas de la figura 7A.

La figura 9 es una vista en sección transversal ampliada de una porción de la figura... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo de inyección de gas (60) que comprende: un cuerpo principal (62) que tiene una entrada (84) configurada para recibir un gas presurizado,

una salida (66) configurada para expulsar el gas presurizado, un paso de gas (100) que conecta dicha entrada (84) y dicha salida (66) , y un orificio de control (98) en dicho paso de gas (100) , configurado dicho orificio de control (98) para medir un caudal del gas presurizado a dicha salida (66) ; y un elemento de control de flujo (96) en dicho paso de gas, teniendo dicho elemento de control de flujo (96) un primer estado en el que el gas presurizado puede fluir en dicho paso de gas (100) desde dicha entrada (84) a través de dicho orificio de control (98) hasta dicha salida (66) y un segundo estado en el que se bloquea que el gas presurizado fluya hasta dicha salida (66) , en el que dicho cuerpo principal (62) incluye un asiento de sellado (76) en dicho paso de gas (100) entre dicha entrada (84) y dicha salida (66) , y en el que dicho dispositivo de inyección de gas (60) comprende además:

una punta de aguja (74) móvil en relación con dicho asiento de sellado (76) entre una posición abierta en la que dicha punta de aguja (74) está separada de dicho asiento de sellado (76) para permitir que el gas presurizado fluya más allá de dicho asiento de sellado (76) y una posición cerrada en la que dicha punta de aguja (74) entra en contacto con dicho asiento de sellado (76) para bloquear un flujo del gas presurizado; y un accionador acoplado de manera mecánica con dicha punta de aguja (74) , adaptado dicho accionador para mover dicha punta de aguja (74) en relación con dicho asiento de sellado (76) entre dichas posiciones abierta y cerrada en un movimiento axial recíproco; en el que dicho orificio de control (98) se encuentra entre dicho asiento de sellado (76) y dicha salida (66) .

2. El dispositivo de inyección de gas de la reivindicación 1, en el que dicho elemento de control de flujo (96) se 25 encuentra en dicho paso de gas (100) entre dicho orificio de control (98) y dicha salida (66) .

3. El dispositivo de inyección de gas de la reivindicación 1, en el que dicho elemento de control de flujo (96) incluye un émbolo (106) , un asiento (114) entre dicha salida (66) y dicho orificio de control (98) , y un elemento de desvío (112) que aplica una fuerza de desvío que empuja dicho émbolo (106) hasta su contacto con dicho asiento (114) , dicho émbolo (106) móvil en relación con dicho asiento (114) para proporcionar los estados primero y segundo de dicho elemento de control de flujo (96) .

4. El dispositivo de inyección de gas de la reivindicación 3, en el que dicho émbolo (106) es móvil en relación con dicho asiento (114) para proporcionar el primer estado cuando una presión de fluido entre dicho émbolo (106) y

dicha entrada (84) supera una suma de la fuerza de desvío y una presión de fluido entre dicho émbolo (106) y dicha salida (66) , y dicho émbolo móvil para proporcionar el segundo estado cuando la presión de fluido entre dicho émbolo (106) y dicha salida (66) supera la suma de la fuerza de desvío y la presión de fluido entre dicho émbolo (106) y dicha entrada (84) .

5. El dispositivo de inyección de gas de la reivindicación 4, en el que dicho émbolo (106) tiene una relación de no contacto con dicho asiento (114) en dicho primer estado de dicho elemento de control de flujo (96) , y dicho émbolo (106) tiene una relación de contacto con dicho asiento (114) en dicho segundo estado de dicho elemento de control de flujo (96) .

6. El dispositivo de inyección de gas de la reivindicación 3, en el que dicho cuerpo principal (62) incluye además una cámara de gas (64) entre dicho asiento (114) y dicho orificio de control (98) .

7. El dispositivo de inyección de gas de la reivindicación 6, en el que dicha cámara de gas (64) tiene un volumen de aproximadamente un centímetro cúbico o menos.

8. El dispositivo de inyección de gas de la reivindicación 1, en el que dicho orificio de control (98) tiene un diámetro efectivo de aproximadamente 0, 00254 centímetros (0, 001 pulgadas) a aproximadamente 0, 00508 centímetros (0, 002 pulgadas) .

9. El dispositivo de inyección de gas de la reivindicación 1, en el que la salida (66) está acoplada con una cámara de mezclado (30) de un dispositivo de mezclado (16) , confinando la cámara de mezclado (30) una corriente del material fluido y una mezcladora (32) en el interior de dicha cámara de mezclado (30) , configurada dicha mezcladora (32) para combinar el gas presurizado con la corriente del material fluido para formar la mezcla; en el que dicho dispositivo de inyección de gas (60) está configurado para comunicar el gas presurizado desde dicha entrada (84) a través de dicho paso de gas (100) hasta dicha salida (66) y desde dicha salida (66) al interior de dicha cámara de mezclado (30) ; y en el que un dosificador (12) está acoplado en comunicación de fluidos con dicha cámara de mezclado (30) , configurado dicho dosificador (12) para recibir y dosificar la mezcla.

10. El dispositivo de inyección de gas de la reivindicación 9, que comprende además:

un sistema de control (126) que está acoplado de manera eléctrica con dicho accionador de dicho dispositivo de inyección de gas (60) , configurado dicho sistema de control (126) para dar lugar a que dicho accionador mueva dicha punta de aguja (74) desde la posición cerrada hasta la posición abierta cuando dicho dosificador (12) se acciona para dosificar la mezcla.

11. El dispositivo de inyección de gas de la reivindicación 9, en el que el elemento de control de flujo (96) de dicho dispositivo de inyección de gas (60) incluye un émbolo (106) , un asiento (114) entre dicha salida (66) y dicho orificio de control (98) , y un elemento de desvío (112) que aplica una fuerza de desvío que empuja dicho émbolo (106) hasta su contacto con dicho asiento (114) , dicho émbolo (106) móvil en relación con dicho asiento (114) para proporcionar un primer estado en el que el gas presurizado puede fluir en dicho paso de gas (100) desde dicha entrada (84) a través de dicho orificio de control (98) hasta dicha salida (66) y un segundo estado en el que se bloquea que el gas presurizado fluya hasta dicha salida (66) .

12. El dispositivo de inyección de gas de la reivindicación 11, en el que dicho émbolo (106) es móvil en relación con dicho asiento (114) para proporcionar el primer estado cuando una presión de fluido del gas presurizado entre dicho émbolo (106) y dicha entrada (84) supera una suma de la fuerza de desvío y una presión de fluido del material fluido entre dicho émbolo (106) y dicha salida (66) , y dicho émbolo (106) móvil para proporcionar el segundo estado cuando la presión de fluido del gas presurizado entre dicho émbolo (106) y dicha salida (66) supera la suma de la fuerza de desvío y la presión de fluido del material fluido entre dicho émbolo (106) y dicha entrada (84) .

13. El dispositivo de inyección de gas de la reivindicación 9, que comprende además:

un sistema de control (126) que está acoplado de manera eléctrica con el dosificador (12) y con dicho dispositivo de inyección de gas (60) , operativo dicho sistema de control (126) para regular la inyección del gas presurizado desde dicho dispositivo de inyección de gas (60) en el material fluido en dicha cámara de mezclado (30) .