Sistema de producción de cartuchos de resina de velocidad múltiple.

Un sistema para la producción de cartuchos de resina, que comprende:

una fuente de suministro de material de base (10) que comprende un suministro de un catalizador o una resina;

una pluralidad de líneas de derivación (14a, 14b) cada una en comunicación fluida con la fuente de suministro de material de base;

al menos una línea de suministro de material de alteración (24a, 24b) en comunicación fluida con al menos una línea de derivación;

una disposición de válvulas (50) adaptada para seleccionar entre las líneas de derivación para proporcionar una composición de salida de la disposición de válvulas; y

una línea de productos (18) configurada para transferir la composición de salida de la disposición de válvulas a una máquina de envasado (PM-1) configurada para producir cartuchos de resina que tienen más de un compartimiento donde se inyecta la composición de salida de la disposición de válvulas en un primer compartimento del cartucho de resina.

Sistema de producción de cartuchos de resina de velocidad múltiple

Referencia cruzada a la solicitud relacionada

La presente solicitud reivindica prioridad a la Solicitud de Patente Provisional de Estados Unidos número 61/258.296 presentada el 5 de noviembre de 2009.

Antecedentes de la invención

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un sistema y método para la producción de cartuchos de película tubulares divididos, y, más particularmente, a un sistema y método para la producción de cartuchos de resina de pernos para techos de minas que se pueden utilizar para anclar pernos y otros soportes en los techos de las minas.

Descripción de la técnica relacionada

Los pernos para techos de minas y otros elementos estructurales están, a menudo, anclados en una roca, hormigón o similares, mediante una combinación de adhesivos y estructuras mecánicas tales como un anclaje de expansión en el extremo distal del perno. Los pernos con un tamaño de pulgada (1, 59cm) a 1 pulgadas (3, 18cm) de diámetro se utilizan en pozos de sondeo que varían de pulgada (1, 91cm) a 2 pulgadas (5, 08cm) de diámetro. Los adhesivos se forman generalmente en posición dentro del pozo de sondeo, proporcionando un cartucho de resina que incluye dos compartimentos, con un componente de resina (curable) polimerizable en un compartimento, y un componente endurecedor o catalizador en otro compartimiento. Un pozo de sondeo se perfora en la roca, y el cartucho que contiene la resina polimerizable y el catalizador se inserta en el extremo ciego del pozo de sondeo. Cuando se inserta un perno para techos de minas en el pozo de sondeo, el extremo distal del perno rompe el envase de modo que los componentes de resina y catalizador se mezclan. Tras la inserción de un perno en un pozo de sondeo, el perno se hace girar para triturar el envase y mejorar la mezcla hasta que la resina se endurece hasta un grado que casi impide que el perno sea girado, y se deja que la composición mezclada se cure.

Los tipos más comunes de cartuchos de resina se conocen como sistemas de dos componentes, ya que contienen un catalizador y una resina. Estos cartuchos de resina de dos componentes se producen a través de diversas técnicas. En general, estas técnicas implican hacer avanzar una banda de una película en forma de tubo que tiene un divisor dentro del tubo, produciendo con ello un tubo dividido. Un compartimiento del tubo dividido recibe el componente de resina y el otro compartimento del tubo dividido recibe el componente de catalizador. El tubo se sella a intervalos para producir longitudes del envase lleno. El envase dividido se llena en una máquina de envasado que recibe un flujo de una resina curable en un compartimiento y una corriente de catalizador en el otro compartimento. La resina y el catalizador se preparan en recipientes de mezclado separados y se transfieren a la máquina de envasado. La preparación y la transferencia de la resina y del catalizador se realizan convencionalmente en operaciones por lotes u operaciones semi-continuas con controles de retroalimentación o de proceso mínimos. La Patente de Estados Unidos Nº 3.889.446 (Simmons et al.) proporciona un ejemplo de un proceso de este tipo.

Otro tipo de cartucho de resina, conocido como un cartucho de resina de dos velocidades, contiene, por ejemplo, en un primer compartimento, tanto una resina de fraguado rápido y una de fraguado lento y, en un segundo compartimento, un catalizador. Como se utiliza en la presente memoria, una "resina de fraguado rápido" es una resina que tiene un corto tiempo para fraguar o "convertirse en gel" cuando está en contacto con un catalizador. De manera equivalente, una "resina de fraguado lento" es una resina que tiene un tiempo de fraguado largo. Normalmente, la resina de fraguado más rápido tendrá también un tiempo de curado más rápido, donde el tiempo de curado es el tiempo que toma la resina en alcanzar una resistencia adhesiva completa. El tiempo de fraguado de una resina se ve generalmente afectado por la composición química de la resina y por los componentes del catalizador.

Al igual que con el sistema de resina de dos componentes descrito anteriormente, las resinas de fraguado rápido y lento se separan del catalizador en el cartucho, de manera que se evita una reacción antes de la ruptura de la barrera que divide los compartimentos. El uso de dos resinas de velocidades de fraguado diferentes permite el pretensado de los pernos. La resina de fraguado más rápido se dispone hacia un extremo del cartucho, mientras que la resina de fraguado más lento se dispone hacia el otro extremo del cartucho. El cartucho de dos velocidades se inserta normalmente en el pozo de sondeo de manera que el extremo que contiene la resina más rápida colinda con la parte superior del pozo de sondeo permitiendo que un perno insertado en el pozo de sondeo se ancle por la resina en la parte superior del primer orificio. Orientar el cartucho de tal manera, con el extremo más rápido insertado primero, es importante para el éxito del medio de anclaje para proporcionar soporte. Por ejemplo, una vez que el perno se ha anclado en la parte superior del pozo de sondeo, se puede apretar una tuerca en el extremo opuesto del 65 perno para aplicar una fuerza de compresión a una placa de soporte asociada que colinda con la superficie de techo de la mina para ayudar a comprimir y soportar el techo de la mina. Después de que la tuerca se ha aplicado

suficientemente, la resina de fraguado más lento dispuesta hacia el otro extremo del perno se puede solidificar completamente para anclar la porción restante del perno en el pozo de sondeo.

Actualmente, los cartuchos de resina de dos velocidades, si bien son conocidos, no están ampliamente disponibles en los Estados Unidos debido principalmente a las dificultades de fabricación y a los costes asociados con su fabricación. Normalmente, una resina de fraguado más rápido y una de fraguado más lento se bombean desde depósitos individuales hasta una máquina de envasado del cartucho de resina a través de tubos de alimentación individuales, cada uno de los que está asociado con una bomba y una válvula en el extremo cerca de la máquina de envasado. El operario selecciona después alternativamente de las resinas en las tuberías de alimentación para su inyección en un cartucho para crear un cartucho de resina de dos velocidades. Sin embargo, las resinas y los catalizadores utilizados en las operaciones para pernos de techo son altamente viscosas y fluyen a través de tuberías de manera laminar. Estas propiedades hacen que sea difícil una transición limpia y rápida de una resina a otra durante el proceso de llenado del cartucho. En algunos casos, cuatro a diez veces la cantidad de resina que está contenida en las tuberías y bombas de un sistema de llenado de cartucho se pierde como residuo al hacer estas transiciones. Las longitudes de transición de resina típicas dentro del cartucho pueden ser de hasta 200mm o más, mientras que es deseable mantener las longitudes de transición alrededor de 25mm de modo que la mayor parte del perno está en tensión durante el fraguado. Por otra parte, las bombas individuales deben iniciarse y detenerse cuando se cambia entre las diferentes resinas, lo que utiliza una gran cantidad de energía y supone una presión elevada en las válvulas que frenan la masa de material en los tubos de alimentación. Además, con una sola resina múltiple, dos diseños de sistema de componentes para producir cartuchos que tienen múltiples tiempos de fraguado requieren un sistema de mezcla y tuberías separado para cada tiempo de resina. Multiplicar el número de bombas y tuberías que discurren a la máquina de envasado aumenta exponencialmente la complejidad del sistema de producción global y aumenta aún más los residuos.

Sumario

En una realización no limitante, la presente invención se refiere a un sistema para producir cartuchos de resina que contienen una primera porción que fragua a una primera velocidad cuando se rompe por un perno para techos de minas u otro dispositivo de ruptura y una o más porciones posteriores que fraguan a una velocidad diferente cuando se someten a la fuerza de ruptura.

El sistema incluye una fuente de suministro de material de base, una pluralidad de líneas de derivación cada una en comunicación fluida con la fuente de suministro de material de base, al menos una línea de suministro de material alteración en comunicación fluida con al menos una de las líneas de derivación, una disposición de válvulas para la selección de una composición de salida de la válvula de entre los materiales de base en las múltiples líneas de derivación, y una línea de producto configurada para transferir... [Seguir leyendo]

1. Un sistema para la producción de cartuchos de resina, que comprende:

una fuente de suministro de material de base (10) que comprende un suministro de un catalizador o una resina;

una pluralidad de líneas de derivación (14a, 14b) cada una en comunicación fluida con la fuente de suministro de material de base; al menos una línea de suministro de material de alteración (24a, 24b) en comunicación fluida con al menos una línea de derivación; una disposición de válvulas (50) adaptada para seleccionar entre las líneas de derivación para proporcionar una composición de salida de la disposición de válvulas; y una línea de productos (18) configurada para transferir la composición de salida de la disposición de válvulas a una máquina de envasado (PM-1) configurada para producir cartuchos de resina que tienen más de un compartimiento donde se inyecta la composición de salida de la disposición de válvulas en un primer compartimento del cartucho de resina.

2. El sistema de la reivindicación 1, en el que hay dos líneas de derivación.

3. El sistema de la reivindicación 1, en el que la disposición de válvulas comprende una válvula que tiene múltiples puertos de entrada y un único puerto de salida.

4. El sistema de la reivindicación 2, en el que el disposición de válvulas comprende una válvula de 3 vías que tiene

dos puertos de entrada y un único puerto de salida. 25

5. El sistema de la reivindicación 1, en el que la disposición de válvulas comprende una válvula adaptada para conmutar entre una primera posición y una segunda posición en 16 milisegundos o menos.

6. El sistema de la reivindicación 4, en el que la válvula de 3 vías está adaptada para conmutar entre una primera posición y una segunda posición en 16 milisegundos o menos.

7. El sistema de la reivindicación 1, que comprende además al menos un dispositivo de mezcla dispuesto en al menos una de las líneas de derivación.

8. El sistema de la reivindicación 1, que comprende además una fuente de suministro de material de alteración en comunicación fluida con la línea de suministro de material de alteración, en el que la fuente de suministro de material de alteración comprende un suministro de un promotor o un inhibidor.

9. Un método de producción de cartuchos de resina, que comprende las etapas de:

alimentar un material de base en una pluralidad de líneas de derivación, en donde el material de base comprende un catalizador o una resina; añadir un material de alteración al material de base en al menos una de las líneas de derivación; alimentar el material de base de las líneas de derivación en una disposición de válvulas;

seleccionar como una primera composición de salida de la disposición de válvulas el material de base en una de las líneas de derivación; transferir la primera composición de salida de la disposición de válvulas a una máquina de envasado donde se inyecta la primera composición de salida de la disposición de válvulas en un primer compartimento de un cartucho de resina, teniendo el cartucho de resina más de un compartimento; seleccionando como una segunda composición de salida de la disposición de válvulas el material de base en una línea de derivación diferente; y transferir la segunda composición de salida de la disposición de válvulas a la máquina de envasado donde se inyecta la segunda composición de salida de la disposición de válvulas en el primer compartimiento del cartucho de resina.

10. El método de la reivindicación 9, en el que el material de base se divide en dos líneas de derivación y la disposición de válvulas comprende una válvula de 3 vías.

11. El método de la reivindicación 9, en el que el material de base es una resina.

12. El método de la reivindicación 9, en el que el material de base es un catalizador.

13. El método de la reivindicación 9, donde el material de alteración es un promotor o un inhibidor.

14. El método de la reivindicación 11, donde el material de alteración es un promotor o un inhibidor. 65

15. El método de la reivindicación 12, donde el material de alteración es un promotor o un inhibidor.

16. El método de la reivindicación 9, que comprende además la etapa de añadir un material colorante al material de base en al menos una de las líneas de derivación.

17. Un cartucho de resina producido de acuerdo con el método de la reivindicación 9.