ES2237046T3 - Curvado de tubos termoplasticos utilizando soportes interiores y exterioes. - Google Patents

Abstract

Un procedimiento y un aparato para curvar tubos termoplásticos en el cual una región precalentada 2 del tubo se conforma a una configuración de curvado necesaria mientras se soporta interna y externamente para impedir que la pared del tubo termoplástico se colapse. El soporte externo se provee por formadores con movimiento relativo 3,4 el cual encierra una sección del tubo 1 en el punto donde la fuerza de curvado se aplica y esta sección encerrada se mueve progresivamente a lo largo de la región precalentada 2 a medida que la curva se desarrolla por el movimiento relativo de los formadores 3, 4. El soporte interno se provee ejerciendo presión de fluido mayor de que la presión atmosférica dentro del tubo 1 durante la operación de formación. Curvados múltiples pueden ser formados secuencialmente y/o simultáneamente.

Description

Curvado de tubos termoplásticos utilizando soportes interiores y exteriores.

Este invento se refiere a perfeccionamientos en o con relación al curvado de tubos de termoplástico. Más específicamente, el invento proporciona un método o aparato mejorado para curvar tubos de termoplástico. El invento tiene particular aplicación en el curvado de tubos de termoplástico de ánima ancha y pared delgada. Como es usado aquí, el término "tubo" incluye mangueras, tuberías o conductos similares, ya sean de construcción monocapa o de múltiples capas.

Los tubos de termoplástico son usados para muchas aplicaciones, por ejemplo en el campo automovilístico donde el tubo puede tener que ser de una configuración específica con una o más curvas para proporcionar la conexión de circulación de fluido necesaria.

Es deseable formar tales tubos con curvas suaves con una distorsión mínima de la pared del tubo que da un flujo no turbulento para mantener las características óptimas de flujo a través del tubo y producir una apariencia estéticamente agradable.

Un método y aparato para conformar tubo de termoplástico están descritos en la patente del Reino Unido Nº 2249750-B en la que el tubo es preconformado a una configuración de curva requerida antes de efectuar un calentamiento sin contacto de la región de la curva por emisión pulsatoria de radiación infrarroja para reblandecer el material termoplástico seguido por enfriamiento por aire para endurecer el material termoplástico y retener la configuración de curva requerida.

El tubo es preconformado sobre una plantilla con fuentes posicionadas apropiadamente de radiación infrarroja y aire para llevar a cabo las etapas de calentamiento y enfriamiento con el tubo mantenido estacionario sobre la plantilla.

Con este método y aparato, es posible producir tubos de forma compleja con múltiples curvas en diferentes planos que son formadas simultáneamente. Este método es particularmente adecuado para conformar tubos de termoplástico de ánima pequeña sin requerir ningún soporte interior tal como un mandril retirable separado para impedir que la pared del tubo se aplaste.

Pueden surgir problemas sin embargo al intentar conformar el tubo de termoplástico de ánima grande de pared delgada por tal método y aparato. En particular hay una tendencia mucho mayor de que el tubo de ánima grande de pared delgada se aplaste a través de su sección a 90 con el eje de la curva resultante en un ánima de forma elíptica o, en casos extremos, el tubo puede plegarse o incluso aplastarse sobre sí mismo produciendo un tubo deformado inaceptablemente.

Como resultado, es aún común que tubos de ánima grande de pared delgada sean provistos de un mandril macizo interior que es flexible para permitir que el tubo sea conformado a la forma requerida y que es retirado después de que el tubo endurece en la forma requerida. El uso de tales mandriles se añade a los costes de producción y restringe las formas que pueden ser producidas sin detener completamente el plegado del tubo. Así, ha de permitirse suficiente holgura para la inserción y retirada del mandril. Como resultado, puede ocurrir algún aplastamiento de la pared del tubo durante la formación y el tubo formado puede ser deformado por retirada del mandril. Además, lubricantes que son posibles contaminantes indeseables pueden tener que ser usados para ayudar a la retirada del mandril.

El documento US-A-3.861.847 describe un método y aparato para formar una curva en un tubo de material plástico. Una longitud del tubo es calentada para reblandecer el material plástico del tubo para conformar y es sujetada en un extremo por una pinza o mordaza fija y en el otro extremo por una pinza móvil. La pinza móvil es desplazada para curvar el tubo alrededor de una plantilla fija que tiene una forma correspondiente a la forma de la curva que ha de ser formada mientras el tubo está soportado interiormente por una presión diferencial entre el interior y exterior del tubo. Al mismo tiempo, una plantilla móvil sigue el movimiento de la pinza de modo que, al final de la operación de curvado, el tubo es confinado entre ambas plantillas. Después de la operación de curvado, el tubo confinado entre las plantillas es enfriado para endurecer el material plástico del tubo en la configuración de curva requerida.

Es un objeto del presente invento proporcionar un método y aparato mejorado para conformar tubos de termoplástico que permite que se formen curvas en un intervalo mayor de tamaños de tubos que anteriormente.

Es un objeto deseado particular del presente invento proporcionar un método y aparato mejorados para conformar tubos de termoplástico de ánima grande de pared delgada.

Es otro objeto preferido del presente invento proporcionar un método y aparato mejorados para conformar tubos de termoplástico de ánima grande de pared delgada que permite que se formen curvas sin cambiar significativamente la sección del ánima.

Es aún otro objeto preferido de presente invento proporcionar un método y aparato mejorados para conformar tubos de termoplástico de ánima grande de pared delgada que permite que se formen curvas con un radio o ángulo pequeño.

Es aún otro objeto preferido del presente invento proporcionar un método y aparato mejorados para conformar tubos de termoplástico de ánima grande de pared delgada para proporcionar múltiples curvas en diferentes planos permitiendo que se produzcan formas complejas.

De acuerdo con un aspecto del presente invento se ha creado un método de formación de una curva que tiene una configuración requerida en un tubo de material termoplástico que comprende calentar una región del tubo en la que se ha de formar una curva hasta que el material plástico resulta suficientemente plástico para el conformado subsiguiente a una configuración de curva requerida, aplicar una fuerza de curvado para formar la región calentada del tubo a la configuración de curva requerida mientras simultáneamente se proporciona un soporte interno para el tubo por una presión diferencial entre el interior y exterior del tubo, y enfriar el tubo para endurecer el material termoplástico y retener la configuración de curva requerida, caracterizado porque la fuerza de curvado es aplicada encerrando una sección de la región calentada entre formadores móviles relativamente que proporcionan soporte exterior alrededor de la sección encerrada de la región calentada del tubo, y mover relativamente los formadores para encerrar secciones discretas de la región calentada del tubo a su vez y aplicar la fuerza de curvado a cada una de dichas secciones encerradas para formar progresivamente la configuración de curva requerida.

Por este método del invento, la formación de la curva con la configuración requerida es conseguida sin deformar o aplastar de modo que se mantenga sustancialmente la sección transversal original del tubo. Esto es hecho posible en el método del invento soportando el tubo interior y exteriormente durante la operación de curvado.

En particular, los formadores móviles relativamente encierran totalmente una sección del tubo en el punto en el que la fuerza de curvado es aplicada y esta sección encerrada se mueve progresivamente a lo largo de la región calentada cuando la curva es desarrollada por el movimiento relativo de los formadores.

Preferiblemente, la presión diferencial es creada por la previsión de un medio fluido, convenientemente aire comprimido, dentro del tubo durante la operación de formación. El medio fluido puede ser confinado dentro del tubo por medios de cierre hermético apropiados en cada extremo del tubo. Alternativamente, el medio fluido puede ser confinado en una vejiga inflable insertada en el tubo.

Ventajosamente, el enfriamiento es efectuado exterior y/o interiormente, por ejemplo por un medio fluido, tal como un gas o un líquido, hecho fluir sobre el exterior y/o a través del interior del tubo por cualesquiera medios adecuados, tales como ventiladores, soplantes, pulverizadores, etc.

Preferiblemente la presión diferencial es mantenida durante la etapa de enfriamiento o refrigeración para impedir que el tubo se deforme o se aplaste antes de que el material termoplástico haya endurecido. Esto puede conseguirse mediante el uso de aire comprimido tanto en las etapas de formación como de enfriamiento.

Preferiblemente, el soporte exterior en el exterior de la curva es proporcionado en el punto en el que las fuerzas de curvado son aplicadas y se mueve a lo largo del tubo cuando la curva es desarrollada. Por ejemplo, un formador para el exterior de la curva puede moverse alrededor del formador para el interior de la curva. De esta manera, cuando la curva es desarrollada, la sección del tubo que se está formando está totalmente encerrada.

Los formadores pueden ser móviles relativamente para formar la curva en uno o más planos. Puede formarse más de una curva en posiciones separadas a lo largo del tubo para producir configuraciones complejas. Múltiples curvas pueden estar en el mismo plano o en diferentes planos.

Puede ser posible con el método del invento formar dos curvas simultáneamente con otras curvas producidas a pares secuencialmente a lo largo del tubo cuando se desee.

De acuerdo con otro aspecto del presente invento se ha proporcionado o creado un aparato para formar una curva en un tubo de material termoplástico que comprende medios para calentar una región predeterminada de un tubo para reblandecer el material termoplástico para un subsiguiente conformado, medios de conformado para aplicar una fuerza de curvado a la región calentada del tubo para formar una curva que tiene una configuración requerida, medios para soportar interiormente el tubo durante la operación de curvado por una presión diferencial entre el interior y exterior del tubo, y medios para enfriar el tubo para endurecer el material termoplástico y retener la configuración de curva requerida, caracterizado porque los medios de conformado comprenden medios formadores móviles relativamente dispuestos para encerrar y soportar exteriormente secciones discretas de la región calentada del tubo a su vez y aplicar la fuerza de curvado a cada una de dichas secciones encerradas para formar progresivamente la curva.

Los medios formadores proporcionan soporte exterior localizado alrededor del tubo cuando la curva es formada, con la presión diferencial proporcionando soporte interior para impedir que el tubo se aplaste o deforme.

Preferiblemente, los medios formadores comprenden un formador fijo que tiene un perfil correspondiente al interior de la curva y un formador móvil alrededor del formador fijo para conformar el tubo al perfil del formador fijo y proporcionar soporte para el exterior de la curva en el punto de curvado.

De este modo, la sección del tubo en la que las fuerzas de curvado son aplicadas está encerrada totalmente por los formadores y este soporte exterior alrededor del tubo es mantenido localmente por el movimiento relativo de los formadores cuando la curva es desarrollada.

Ventajosamente, el formador fijo tiene una garganta periférica correspondiente al radio de la curva requerida alrededor de la cual el tubo es formado y el formador móvil tiene una garganta periférica que coopera con la garganta del formador fijo para proporcionar soporte exterior alrededor de la sección del tubo entre ellos. La garganta periférica del formador fijo puede ser de radio constante o variable y/o puede estar en uno o más planos dependiendo de la forma y configuración deseadas de la curva acabada.

Preferiblemente, la garganta del formador fijo tiene forma de U en sección transversal radial y es de profundidad suficiente para recibir al tubo y el borde marginal del formador móvil. De esta manera el formador móvil es guiado durante el movimiento alrededor del formador fijo para conformar el tubo a la configuración requerida. Cuando la garganta periférica del formador fijo es de radio variable y/o en más de un plano, el rodillo móvil puede ser ajustable para compensar tales cambios de modo que siga el perfil del formador fijo. Por ejemplo, el formador móvil puede ser cargado elásticamente y/o ajustable angularmente.

Ventajosamente, hay previstos medios para asegurar el tubo en los medios de formación durante la operación de formación. Por ejemplo, el tubo puede ser sujeto en una posición adyacente al extremo de la región calentada en la que la operación de curvado comienza dejando el otro extremo del tubo libre para conformar la región calentada a la configuración de curva requerida.

Preferiblemente, los medios para soportar interiormente el tubo comprenden una fuente de fluido, por ejemplo aire comprimido, conectable al interior del tubo mediante una válvula en una de dos unidades de cierre hermético para los extremos opuestos respectivamente del tubo. Alternativamente, la fuente de fluido es conectable a una vejiga inflable posicionada dentro del tubo.

Ventajosamente, los medios para enfriar el tubo comprenden una fuente de fluido, por ejemplo un gas o líquido, hecho pasar sobre y/o a través del tubo. Cuando el aire comprimido es usado para proporcionar soporte interior para el tubo durante el estado de formación, el aire comprimido puede ser hecho pasar a través del tubo para enfriar el tubo y mantener el soporte interior durante la etapa de enfriamiento.

El invento será descrito a continuación con más detalle por medio de un ejemplo sólo con referencia a los dibujos adjuntos en los que:

La fig. 1 es una vista lateral de una unidad de calentamiento del aparato que constituye una realización el invento;

La fig. 2 es una vista de extremidad, a una escala agrandada y parcialmente en sección, de la unidad de calentamiento mostrada en la fig. 1;

La fig. 3 es una vista lateral de una mitad de la unidad de calentamiento mostrada en la fig. 1;

La fig. 4 es una vista de extremidad de la mitad de la unidad de calentamiento mostrada en la fig. 3;

La fig. 5 es una vista de extremidad de una unidad de formación del aparato que constituye una realización del invento, con el rodillo formador móvil en la posición abierta;

La fig. 6 es una vista de extremidad, a una escala agrandada y parcialmente en sección, de parte de la unidad de formación de la fig. 5 que muestra el rodillo formador en la posición cerrada;

La fig. 7 es una vista lateral de la unidad de formación de la fig. 5 con el rodillo formador en la posición abierta;

La fig. 8 es una vista de extremidad que muestra el tubo posicionado en el formador fijo de la fig. 5;

La fig. 9 es una vista lateral, similar a la fig. 7 que muestra el rodillo formador en la posición cerrada al comienzo del ciclo de curvado;

La fig. 10 es una vista lateral, similar a la fig. 9, que muestra el rodillo formador en la posición cerrada al final del ciclo de curvado;

La fig. 11 es una vista lateral, similar a la fig. 7, de una unidad de formación modificada para producir una curva de radio variable;

La fig. 12 es una vista lateral de una unidad de formación alternativa para producir una curva abierta;

La fig. 13 es una vista lateral, similar a la fig. 12, de una unidad de formación modificada para producir una curva abierta;

La fig. 14 es una vista lateral de la unidad de formación mostrada en la fig. 13 que muestra la formación de la curva;

La fig. 15 es una vista de extremidad, similar a la de la fig. 6, de una unidad de formación modificada para producir una curva en dos planos;

La fig. 16 representa esquemáticamente las etapas del método para conformar tubo de termoplástico de acuerdo con el invento;

La fig. 17 es una vista lateral esquemática del aparato para formar curvas múltiples;

La fig. 18 es una vista en planta esquemática del aparato mostrado en la fig. 17;

La fig. 19 es una vista lateral esquemática del aparato similar al de la fig. 17 que muestra una longitud del tubo situada al comienzo de la operación de curvado;

La fig. 20 es una vista en planta de un tubo que tiene múltiples curvas formadas por el aparato mostrado en las figs. 17 a 19; y

La fig. 21 es una vista lateral del tubo mostrado en la fig. 20.

Con referencia primero a las figs. 1 a 16 de los dibujos, el método para formar una curva que tiene una configuración requerida de acuerdo con el invento será descrito brevemente con referencia a la fig. 16 seguido por una descripción del aparato para llevar a cabo el método con referencia a las figs. 1 a 15.

Como se ha mostrado en la fig. 16, una longitud de tubo de termoplástico de sección transversal circular es primero calentada localmente en la región 2 en la que se ha de formar una curva hasta que el material termoplástico se reblandece suficientemente para permitir el conformado subsiguiente.

Durante esta etapa de calentamiento, el interior del tubo 1 está abierto a la atmósfera de manera que la presión interior y exterior del tubo es la misma y el calentamiento es controlado para impedir que el tubo 1 se aplaste.

Al terminar la etapa de calentamiento, el tubo está formado a la configuración de curva requerida curvando progresivamente la región calentada 2 del tubo 1 alrededor de un formador 3 con un rodillo formador 4 mientras asegura axialmente el tubo 1 como se ha indicado por la flecha X adyacente al extremo de la región calentada 2 en la que comienza la operación de curvado.

Durante esta etapa de curvado, el interior del tubo 1 está conectado a una fuente de aire comprimido de manera que la presión dentro del tubo 1 es mayor que la presión atmosférica exterior del tubo y la presión diferencial es controlada para proporcionar soporte interior para el tubo 1 durante la operación de curvado. Alternativamente, el soporte interior puede ser proporcionado conectando la fuente de aire comprimido a una vejiga inflable (no mostrada) colocada en el tubo 1 después de la etapa de calentamiento. La vejiga puede ser inflada parcialmente para ayudar a la inserción en el tubo antes de inflar totalmente para soportar el tubo. El uso de una vejiga puede permitir que adaptadores de extremidad sean unidos al tubo recto antes del conformado.

Al mismo tiempo, el soporte exterior para el tubo 1 es proporcionado por el formador 3 y el rodillo formador 4 coopera para encerrar el tubo 1 en el punto en el que es aplicada presión durante la operación de curvado. Esta combinación de soporte interior y exterior durante la etapa de curvado asegura que la sección transversal circular del tubo es mantenida a lo largo de todo el curvado.

A la terminación de la etapa de curvado, el tubo 1 es exteriormente enfriado para endurecer el material termoplástico en la configuración de curvado requerida haciendo pasar aire sobre el exterior del tubo 1. Alternativamente o además, el tubo 1 puede ser enfriado interiormente haciendo pasar aire a través del interior del tubo 1.

Durante la etapa de enfriamiento, el tubo 1 es mantenido en la configuración de curvado requerida hasta que el material termoplástico ha endurecido para retener la configuración de curvado. Cuando el soporte interior es proporcionado por una vejiga inflable, la vejiga es preferiblemente al menos parcialmente desinflada después de que el material termoplástico haya endurecido para facilitar la extracción.

El método antes descrito tiene aplicación a tubos de termoplástico de diferentes tamaños pero es especialmente adecuado para formar curvas en tubos de ánima grande de pared delgada. Los problemas particulares que se plantean cuando se conforman tubos de ánima grande de pared delgada son evitados mediante el método anterior en el que el tubo es precalentado antes de conformar y soportado completamente interior y exteriormente durante el conformado. Estas y otras ventajas del método del invento serán evidentes a partir de la siguiente descripción de un aparato para poner en práctica el método.

Con referencia en primer lugar a las figs. 1 a 4, una unidad de calentamiento 5 está mostrada para calentar localmente el tubo 1 en la región 2 en la que se ha de formar la curva.

La unidad de calentamiento 5 comprende un bloque rectangular 6 dividido en dos partes 6a y 6b. Cada parte 6a y 6b está hecha de aluminio con un canal semicircular 7 de radio ligeramente mayor que el tubo 1 en su superficie interior y tiene un calentador 8 eléctrico de placa plana fijado a su superficie exterior cubierto por una lámina de material 9 aislante térmicamente. El aluminio es el material preferido para el bloque 6 debido a su ligero peso y propiedades de conductividad térmica pero se comprenderá que podrían usarse otros materiales para el bloque 6.

Los canales 7 cooperan en el estado cerrado del bloque 6 mostrado en las figs. 1 y 2 para rodear el tubo 1 con un pequeño espacio de holgura anular 10 entre el tubo 1 y el bloque 6 de modo que se evite el contacto directo entre el tubo 1 y el bloque 6 en la región 2 que se ha de calentar.

La parte superior 6a del bloque 6 es móvil con relación a la parte inferior 6b en la dirección indicada por la flecha A en la fig. 1 para cargar y descargar el tubo 1. El tubo 1 está soportado en regiones espaciadas de cada extremo del bloque 6 por soportes aislados 11, 12 que dan el espacio 10 de holgura anular cuando el bloque 6 está cerrado.

La región 2 del tubo que ha de ser calentada es determinada por la posición y longitud de la curva que se ha de formar y la longitud Y del canal 7 es variada consiguientemente. Por ejemplo, la longitud Y del canal 7 puede ser variada seleccionando el bloque apropiado 6 de los conjuntos de bloques 6 de diferente longitud. Alternativamente, la longitud Y del canal 7 puede ser variada disponiendo dos o más bloques 6 de la misma o diferente longitud en series.

El tubo 1 calentado para reblandecer el material termoplástico en la región 2 para la subsiguiente operación de curvado como se ha descrito previamente. La temperatura es controlada por cualquier dispositivo termostático adecuado (no mostrado) para impedir que el tubo 1 se funda o se deforme en la región 2 mientras el espacio de holgura 10 evita el contacto con el bloque 6 para impedir el daño de la superficie del tubo 1 en la región 2.

Mientras está situado en el bloque 6, el interior del tubo 1 está abierto a la atmósfera de modo que la presión dentro y fuera del tubo 1 es la misma. Como resultado, el aire no queda atrapado dentro del tubo 1 y puede escapar desde cada extremo cuando el tubo 1 es calentado haciendo que el aire se expanda. De este modo, se evita un aumento incontrolable en la presión dentro del tubo 1 que podría dar como resultado la deformación del tubo 1 en la región 2 cuando el material termoplástico se reblandece.

Además, la energía no es expandida primero en el calentamiento y posteriormente en el enfriamiento del aire atrapado en el tubo y hay menor riesgo de transferencia de calor a las regiones del tubo 1 fuera de la zona de calentamiento dentro del bloque 6. Como resultado, la etapa de calentamiento es más eficiente y puede ser controlada más fácilmente para asegurar que el tubo 1 es calentado a la temperatura requerida.

Con referencia ahora a las figs. 5 y 6, una unidad de formación 13 para conformar el tubo 1 a la configuración de curvado requerida está mostrada incluyendo el formador 3 y el rodillo formador 4.

El formador 3 está fijo y tiene una parte anular de garganta periférica 14 en forma de U en sección transversal radial. La garganta 14 es de radio constante correspondiente al radio de la curva que se ha de formar y es de suficiente profundidad para recibir el tubo 1 como se ha mostrado en la fig. 5.

El rodillo 4 está soportado sobre una placa 16 para el movimiento radial con relación al formador 3 bajo el control de un dispositivo 16 de pistón/cilindro entre una posición abierta mostrada en la fig. 5 y una posición cerrada mostrada en la fig. 6.

El rodillo 4 tiene una garganta periférica anular 17 en forma de C en sección transversal radial que coopera con la garganta 14 del formador 3 para encerrar una sección del tubo 1 en la posición cerrada como se ha mostrado en la fig. 6 y en la que el borde periférico del rodillo 4 es recibido entre las paredes laterales de la garganta 14.

La placa 15 es giratoria por cualquier medio adecuado (no mostrado) alrededor de un eje 18 a través del centro de curvatura de la garganta 14 para mover el rodillo 4 alrededor del formador 3 para formar una curva que tiene la configuración requerida.

El rodillo 4 es libre para girar alrededor de un eje 19 paralelo a y espaciado del eje 18 para aplicación de rodadura con el tubo 1 cuando se mueve alrededor del formador 3 y la presión aplicada por el rodillo 4 es ajustable a través del dispositivo de pistón/cilindro 16 que controla el movimiento radial del rodillo 4.

De esta manera, la forma en sección transversal del tubo 1 es mantenida y el daño en la superficie del tubo 1 evitado sustancialmente durante la operación de curvado. En particular, el formador 3 y el rodillo 4 encierran totalmente el tubo 1 en el punto en el que la presión es aplicada para curvar el tubo 1 de manera que las fuerzas de curvado son contenidas dentro de la sección encerrada del tubo 1 y son resistidas así por la presión de aire interna cuando la curva es desarrollada por el movimiento del rodillo 4 alrededor del formador 3 de manera que el tubo 1 no se expanda o aplaste o pliegue o deforme de otro modo o sufra daño superficial durante la operación de curvado.

La operación de la unidad de formación 13 será descrita a continuación con referencia a las figs. 7 a 10. El tubo 1 de la unidad de calentamiento 5 es cargado en la unidad de formación 13 con el rodillo 4 en la posición abierta situando un extremo de la región precalentada en la garganta 14 del formador 3 opuesto al rodillo 4 como se ha mostrado en las figs. 7 y 8.

El tubo 1 está asegurado en esta posición cerrando un dispositivo de pinza o mordaza 20 alrededor de una región no calentada del tubo 1 adyacente al extremo de la región calentada 2 como se ha mostrado en la fig. 9.

Las unidades de cierre hermético 21, 22 están fijadas a extremos opuestos del tubo respectivamente y es introducido aire a presión en el interior del tubo 1 a través de una válvula (no mostrada) en la unidad de cierre hermético 21. La presión es controlada para soportar el tubo 1 sin deformar la región calentada 2.

El rodillo 4 es a continuación movido a la posición cerrada mostrada en la fig. 9 para encerrar una sección del tubo 1 en el extremo de la región calentada 2 y movido a alrededor del formador 3 de manera que la región calentada 2 del tubo 1 es formada progresivamente a la configuración de curva requerida como se ha mostrado en la fig. 10.

Al final de la etapa de formación, el tubo 1 es mantenido en la configuración de curva requerida en el extremo de la región calentada 2 por el dispositivo de sujeción 20 y en el otro extremo entre el formador 3 y el rodillo 4. El aire comprimido es a continuación dirigido sobre la superficie exterior del tubo 1 desde boquillas 23 para enfriar rápidamente la región calentada 2 del tubo 1 para endurecer el material termoplástico y retener la configuración de curva formada.

El aire comprimido puede ser también hecho pasar a través del interior del tubo 1 abriendo una válvula en la otra unidad de cierre hermético 22 para ayudar al enfriamiento mientras se retiene suficiente presión interna para impedir que la pared del tubo se deforme. El enfriamiento puede ser además ayudado por el uso de aluminio para el formador 3 para extraer calor desde el tubo.

Al terminar el ciclo de enfriamiento, el rodillo 4 es devuelto a la posición de comienzo y el tubo 1 liberado moviendo el rodillo 4 a la posición abierta, liberando el dispositivo de pinza 20 y retirando las unidades de cierre hermético 21, 22.

Como se comprenderá ahora, el tubo 1 está soportado interior y exteriormente durante la operación de formación. El soporte interior es proporcionado creando una presión diferencial entre el interior y el exterior del tubo 1 a través de la introducción de aire comprimido en el tubo 1. El soporte exterior es proporcionado en el interior de la curva por el formador 3 y en el exterior de la curva por el rodillo 4 cuando se mueve alrededor del formador 3. El área en que el formador 3 contacta inicialmente con el tubo 1 y en el que el rodillo 4 espera mientras tiene lugar el enfriamiento son preferiblemente no calentadas con el fin de evitar crear una impresión del rodillo 4 en el tubo 1 en estos puntos.

Por esta combinación de soporte interior y exterior, pueden formarse curvas suaves en las que la sección transversal original del tubo 1 es mantenida de manera que, en uso, el flujo a través del tubo 1 no es afectado. Esto es particularmente beneficioso para la formación de curvas en tubos de ánima grande de pared delgada que son susceptibles especialmente a deformación cuando las curvas son formadas por otros métodos en los que el tubo es preconformado antes del calentamiento y/o no está soportado completamente interior y exteriormente durante la formación. Así, el método y aparato del invento tienen particular aplicación a tubos en los que la relación del diámetro al espesor de la pared del tubo es \geq 8:1, más preferiblemente \geq 10:1 y especialmente \geq 12:1.

La realización descrita antes es especialmente adecuada a la formación de curvas cerradas de radio pequeño en las que el ángulo de curvado puede ser alterado cuando se desee por control apropiado del movimiento angular del rodillo 2 para conformar el tubo 1 alrededor del formador 3.

La curva es de radio fijo constante pero esto no es esencial y la fig. 11 muestra una modificación en la que la garganta periférica del formador 3 es parte de forma elíptica para producir una curva de radio variable. En esta realización, el cambio en el radio cuando el rodillo 4 se mueve alrededor de la garganta es compensado por el cambio de longitud del dispositivo de pistón/cilindro 16 de manera que el rodillo 4 aplica una fuerza constante en el punto en el que coopera con el formador fijo 3.

Además de curvas cerradas, el método y aparato del invento son también adecuados para la formación de curvas abiertas de gran radio. Así, como se ha mostrado en la fig. 12, el dispositivo de pistón/cilindro 16 atraviesa un camino o guía de deslizamiento 24 para efectuar el movimiento lineal del rodillo 4 y cambia simultáneamente de longitud para ajustar la posición del rodillo 4 de manera que el rodillo 4 siga a la garganta en el formador fijo 3 y aplique una fuerza constante en el punto en el que coopera con el formador 3.

Las figs. 13 y 14 muestran una modificación a la fig. 12 en la que el camino de deslizamiento 24 es hecho pivotar en un extremo 24a para ajustar la posición del rodillo 4 cuando el dispositivo de pistón/cilindro 16 atraviesa el camino de deslizamiento de manera que el rodillo 4 sigue la garganta en el formador fijo 3 y aplica una fuerza constante en el punto en el que coopera con el formador 3. El movimiento de pivotamiento del camino de deslizamiento es controlado por una unidad empujadora 25 de modo que el eje del dispositivo de pistón/cilindro 16 es más normal a la cara del formador fijo 3 de lo que sucede con la disposición mostrada en la fig. 12.

Las unidades de formación antes descritas producen curvas únicas en un extremo del plano. La fig. 15 muestra una modificación para producir una curva única en dos planos disponiendo que el rodillo 4 puede deslizar en la dirección de la flecha A paralelo a su eje de rotación para seguir un trayecto helicoidal proporcionado por la garganta 14 en el formador fijo 3. Como se ha mostrado, el rodillo 4 y el formador 3 tienen flancos inclinados 26, 27 para impedir que el rodillo 4 se acuñe en la garganta 14. Alternativamente, o además, el rodillo 4 puede ser cargado elásticamente y/o ajustable angularmente de modo que siga la garganta 14 e impida el acuñamiento. La garganta 14 del formador 3 puede ser helicoidal o de cualquier otra forma adecuada.

Aunque el invento ha sido descrito así para la formación de una curva única, se comprenderá que el método y aparato del invento pueden ser adaptados para producir múltiples curvas en el mismo o diferentes planos permitiendo que tubos de configuración compleja sean producidos para cualquier uso deseado.

Las figs. 17 y 19 muestran esquemáticamente el puesto de formación 100 de un aparato para producir el tubo 101 mostrado en las figs. 20 y 21.

Como se ha mostrado, el tubo 101 es de forma compleja con cuatro curvas 102, 103, 104, 105 de radio diferente que se encuentran en diferentes planos.

El puesto de formación 100 comprende una unidad formadora separada 106, 107, 108, 109 para cada curva.

Cada unidad formadora comprende un formador 106a, 107a, 108a, 109a que es fijado durante la operación de formación y un formador 106b, 107b, 108b, 109b que es móvil con relación al formador fijo para conformar el tubo 101 a la configuración de curva requerida como se ha descrito previamente.

Cada unidad formadora 106, 107, 108, 109 puede ser móvil independientemente o en combinación con otra unidad formadora para ajustar la disposición espacial relativa de los pares formadores. Tal movimiento puede ser efectuado en el ajuste inicial del aparato y/o entre las operaciones de curvado dependiendo de la configuración requerida del tubo acabado 101.

En esta realización, cada formador fijo 106a, 107a, 108a, 109a tienen una garganta periférica 110 de radio constante y el formador móvil asociado 106b, 107b, 108b, 109b comprende un rodillo 111 que tiene una garganta periférica 112 para cooperar con la garganta 110 como se ha descrito previamente.

Cada rodillo 111 está montado para girar en un extremo de un brazo 112. El otro extremo del brazo 112 está montado pivotablemente en el centro de curvatura de la garganta 110 del formador fijo asociado 106a, 107a, 108a, 109a.

Cada brazo 112 es ajustable en longitud para mover el rodillo 111 en una dirección radial hacia y desde el formador fijo asociado 106a, 107a, 108a, 109a como se ha mostrado por las flechas C entre una posición abierta para posicionar el tubo 101 entre cada par antes de formar y retirar el tubo 101 después de formación, y una posición cerrada para la operación de formación.

Cada brazo 112 está también pivotado para mover el rodillo 111 alrededor del formador fijo 106a, 107a, 108a, 109a como se ha mostrado por las flechas D para conformar el tubo 101 con la configuración de curva requerida durante la operación de formación.

Las gargantas 110, 112 de cada par formador 106, 107, 108, 109 pueden cooperar para encerrar una sección del tubo 101 entre ellas en la posición cerrada como se ha descrito previamente. De este modo, cuando el rodillo 111 se mueve alrededor del formador fijo 106a, 107a, 108a, 109a, el tubo 101 es totalmente encerrado en el punto en el que la presión es aplicada para conformar el tubo 101 con la configuración de curva requerida como se ha descrito previamente.

La operación del aparato para formar el tubo 101 mostrada en las figs. 20 y 21 será descrita a continuación.

En primer lugar, una longitud apropiada del tubo 101 del material de termoplástico adecuado es calentada para reblandecer el material termoplástico suficientemente para conformar a la configuración de curva requerida. Este calentamiento es efectuado con el tubo 101 en estado recto por una unidad de calentamiento (no mostrada) similar a la descrita previamente para el calentamiento o bien de secciones discretas del tubo 101 en las que cada curva ha de ser formada o bien de la sección que contiene todas las curvas que dejan cada extremo del tubo 101 sin calentar.

Un puesto de calentamiento (no mostrada) puede estar prevista que comprende una pluralidad de unidades de calentamiento dispuestas para calentar los tubos 101 al estado requerido y entregar los tubos calentados 101 en secuencia a una estación de carga (no mostrada) de acuerdo con un ciclo predeterminado para transferencia a la estación de formación 100.

En la estación de carga, un par de unidades de cierre hermético 113, 114 están unidas a extremos opuestos del tubo 101 y aire comprimido es admitido a través de una tubería de alimentación 115 conectada a una de las unidades de cierre hermético para proporcionar una presión dentro del tubo 101 que es mayor que la presión atmosférica fuera del tubo 101 para soportar el tubo 101 internamente durante la operación de curvado.

El tubo 101 con las unidades de cierre hermético 113, 114 unidas es transferido al puesto de formación 100 donde es posicionado entre los formadores fijos 107a, 108a y los rodillos asociados 111 del par interior de unidades formadoras 107, 108 como se ha mostrado en la figura 19.

Los rodillos 111 son a continuación movidos desde la posición abierta a la posición cerrada situando el tubo 101 en dos posiciones separadas. Las unidades de cierre hermético 113, 114 son a continuación liberadas del dispositivo de transferencia (no mostrado) de modo que ambos extremos del tubo 101 están libres para la subsiguiente operación de curvado. Durante esta operación, el tubo 101 puede también ser soportado sobre el lado inferior por una plataforma 115 que puede ser levantada y bajada en la dirección de la flecha E para ayudar a la alineación del tubo 101 con las unidades formadoras 107, 108.

Con el tubo 101 mantenido por el par interior de unidades formadoras 107, 108, los rodillos 111 son movidos con relación a los formadores fijos asociados 107a, 108a para formar las curvas 103, 104 simultáneamente.

Un extremo del tubo 101 se extiende verticalmente y es mantenido temporalmente por una pinza 116 mientras la unidad formadora 106 es movida a la posición requerida para formar la curva 102. El otro extremo del tubo 101 se extiende horizontalmente y está posicionado con relación a la unidad formadora 109 para formar la curva 105.

Lo rodillos 111 de cada unidad formadora 106, 109 son a continuación movidos hacia el formador fijo asociado 106a, 109a de modo que el tubo 101 es mantenido entre el par exterior de unidades formadoras 106, 109.

Los rodillos 111 son a continuación movidos con relación a los formadores fijos asociados 106a, 109a para formar las curvas 102, 105 simultáneamente.

Con el tubo 101 mantenido en la configuración requerida, es enfriado soplando aire comprimido sobre el exterior y/o haciendo pasar aire comprimido a través del interior. Para esto la unidad de cierre hermético en el otro extremo alejado de la alimentación de aire comprimido puede ser abierta para permitir que el aire comprimido escape al tiempo que mantiene suficiente presión interna para impedir que el tubo 101 se pliegue o aplaste. El enfriamiento exterior puede ser efectuado cuando todas las curvas han sido formadas o cuando cada curva es formada previendo una fuente de aire comprimido adyacente a cada región de curva.

Una vez que el tubo 101 es enfriado suficientemente para endurecer el material termoplástico para retener la forma deseada, el tubo 101 es retirado del puesto de formación 100 y las unidades de cierre hermético 113, 114 separadas. Las unidades formadoras 106, 107, 108, 109 son devueltas a la posición original para recibir el siguiente tubo 101 desde la estación de carga a través del dispositivo de transferencia.

Como se observará el aparato antes descrito permite producir formas complejas con curvas múltiples mientras la sección transversal del tubo 101 es mantenida por la presión diferencial creada por el aire comprimido admitido al tubo 101 para poner a presión internamente el tubo 101 antes de formar las curvas 102, 103, 104, 105. Formando las curvas simultánea y secuencialmente a pares, el tubo es mantenido en una posición requerida sin sujeción adicional. Se comprenderá que cada curva podría ser formada secuencialmente aunque formar pares de curva simultáneamente reduce los tiempos de ciclo y manipulación.

Se comprenderá también que el método y aparato del invento tienen aplicación a un amplio margen de materiales termoplásticos incluyendo poliamida, poliuretano, polietileno, polipropileno, poli(cloruro de vinilo), poliacetal, polibutirentereftalato y otros elastómeros y copolímeros de estos termoplásticos.

Se comprenderá además que el método y aparato del invento pueden ser usados para conformar tanto tubos monocapa como de múltiples capas. Los tubos de múltiples capas pueden comprender un único material termoplástico o combinación de dos o más materiales termoplásticos diferentes. Por ejemplo, una pared de tubo que comprende capas de diferentes materiales termoplásticos puede ser obtenida por coextrusión del material termoplástico.

Se comprenderá también que el método y aparato del invento pueden tener aplicación a tubos con o sin ningún refuerzo. Por ejemplo una capa de refuerzo tal como un manguito metálico o no metálico puede ser incorporada en la pared del tubo durante la fabricación. Alternativamente, el material de refuerzo, tal como fibra de vidrio o de carbono puede ser incorporado en el material termoplástico que forma la pared del tubo.

Finalmente se comprenderá que pueden ser formados tubos por el método y aparato del invento para un amplio margen de diversas aplicaciones que pueden requerir grados especificados de materiales termoplásticos para ser usados con o sin refuerzo como se ha mencionado antes y/o adaptadores finales en uno o ambos extremos para conectar el tubo para su uso pretendido. Por ejemplo, tubos de llenado de combustible, conductos de vapor de combustible, conductos de ventilación, conductos de drenaje y conductos de refrigeración pueden ser formados por el método y aparato del invento.

Claims (14)

1. Un método de formación de una curva que tienen una configuración requerida en un tubo (1; 101) de material termoplástico que comprende el calentamiento de una región (2) del tubo (1; 101) en el que una curva ha de ser formada hasta que el material plástico resulta suficientemente plástico para el conformado subsiguiente a una configuración de curva requerida, aplicando una fuerza de curvado para formar la región calentada (2) del tubo (1; 101) a la configuración de curva requerida al tiempo que simultáneamente proporciona soporte interior para el tubo (1; 101) por una presión diferencial entre el interior y exterior del tubo, y enfriar el tubo (1; 101) para endurecer el material termoplástico y retener la configuración de curva requerida, caracterizado porque la fuerza de curvado es aplicada encerrando una sección de la región calentada (2) entre formadores móviles relativamente (3, 4; 106a, 106b; 107a, 107b; 108a, 108b) que proporcionan soporte exterior alrededor de la sección encerrada de la región calentada (2) del tubo (1; 101), y moviendo relativamente los formadores (3, 4; 106a, 106b; 107a, 107b; 108a, 108b) para encerrar secciones discretas de la región calentada (2) del tubo a su vez y aplicar la fuerza de curvado a cada una de dichas secciones encerradas para formar progresivamente la configuración de curva
requerida.

2. Un método según la reivindicación 1ª, caracterizado porque la presión diferencial es creada por la previsión de un medio fluido dentro del tubo (1; 101) durante la operación de conformado.

3. Un método según la reivindicación 2ª, caracterizado porque el medio fluido esta confinado dentro del tubo (1; 101), por ejemplo por medios de cierre hermético (21, 22; 113, 114) en cada extremo del tubo (1; 101).

4. Un método según cualquiera de la reivindicaciones precedentes caracterizado porque el enfriamiento por refrigeración es efectuado por un medio fluido hecho circular sobre el exterior y/o a través del interior del tubo (1; 101).

5. Un método según cualquiera la reivindicaciones precedentes caracterizado porque el soporte exterior en el interior de la curva es mantenido cuando la curva es desarrollada, y el soporte exterior en el exterior de la curva es proporcionado localmente en el punto en el que se aplican fuerzas de curvado y se mueven a lo largo del tubo (1; 101) cuando la curva es desarrollada.

6. Un método según cualquiera la reivindicaciones precedentes caracterizado porque una pluralidad de curvas (102, 103, 104, 105) son formadas en posiciones separadas a lo largo del tubo (101), y preferiblemente múltiples curvas (102, 103, 104, 105) son formadas en el mismo o diferentes planos simultánea y/o secuencialmente.

7. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque el tubo (1; 101) está hecho de material termoplástico seleccionado del grupo que comprende poliamida, poliuretano, polietileno, polipropileno, poli (cloruro de vinilo), poliacetal, polibutirentereftalato.

8. Un aparato para formar una curva en un tubo de material termoplástico que comprende medios (5) para calentar una región predeterminada (2) de un tubo (1; 101) para reblandecer el material termoplástico para su conformado subsiguiente, medios de formación (13, 100) para aplicar una fuerza de curvado a la región calentada (2) del tubo (1; 101) para formar una curva que tiene una configuración requerida, medios para soportar internamente el tubo (1; 101) durante la operación de curvado por un diferencial de presión entre el interior y exterior del tubo (1; 101), y medios (23) para enfriar el tubo (1; 101) para endurecer el material termoplástico y retener la configuración de curva requerida, caracterizado porque los medios de formación (13; 100) comprenden medios de formadores (3, 4; 106a, 106b; 107a, 107b; 108a, 108b) móviles relativamente dispuestos para encerrar y soportar externamente secciones discretas de la región calentada (2) del tubo (1; 101) a su vez y aplicar la fuerza de curvado a cada una de dichas secciones encerradas para formar progresivamente la
curva.

9. Un aparato según la reivindicación 8ª caracterizado porque los medios formadores (3, 4; 106a, 106b; 107a, 107b; 108a, 108b) comprenden un formador fijo (3; 106a; 107a; 108a 108) que tiene un perfil correspondiente al interior de la curva y un formador (4; 106b; 107b; 108b 108) móvil alrededor del formador fijo (3; 106a; 107a; 108a,) para conformar el tubo (1; 101) al perfil del formador fijo (3; 106a; 107a; 108a,) y proporcionar soporte para el exterior de la curva en el punto de curvado.

10. Un aparato según la reivindicación 9ª caracterizado porque el formador fijo (3; 106a; 107a; 108a) tiene una garganta periférica (14; 110) correspondiente al radio de la curva requerida alrededor de la cual el tubo (1; 141) está formado y el formador móvil (4; 106b; 107b; 108b) tiene una garganta periférica (17; 112), que coopera con la garganta (14; 110) en el formador fijo (3; 106a; 107a; 108a) para encerrar y soportar exteriormente secciones discretas del tubo (1; 101) a su vez, por ejemplo la garganta (17) en el formador móvil (4) puede tener forma de C en sección transversal radial y la garganta (14) en el formador fijo (3) puede tener forma de U en sección trasversal radial con la garganta (14) con una profundidad suficiente para recibir el tubo (1) y un borde marginal del formador móvil (4).

11. Un aparato según la reivindicación 9ª o 10ª, caracterizado porque los medios formadores (106a, 106b; 107a, 107b; 108a, 108b) comprenden una pluralidad de unidades formadoras (106, 107, 108) comprendiendo cada una un formador fijo (106a, 107a, 108a) y un formador móvil (106b, 107b, 108b).

12. Un aparato según cualquiera la reivindicaciones 8ª a 11ª caracterizado porque los medios para soportar interiormente el tubo (1; 101) comprende medios de cierre hermético (21, 22; 113, 114) para extremos opuestos del tubo (1; 101) y una fuente de fluido (115) conectable al interior del tubo (1; 101) a través de medio de cierre hermético (21; 113) en un
extremo.

13. Un aparato según cualquiera la reivindicaciones 8ª a 12ª caracterizado porque los medios (23) para enfriar el tubo (1; 101) están previstos para enfriar el interior y barro exterior del tubo (1; 101), por ejemplo haciendo pasar fluido a través del tubo (1; 101) para enfriar el tubo (1; 101) y mantener el soporte interior durante la etapa de enfriamiento.

14. Un aparato según cualquiera la reivindicaciones 8ª a 13ª caracterizado porque hay previstos medios (20) para sujetar el tubo (1) durante la operación de formación, por ejemplo un dispositivo de pinza (20) dispuesto para asegurar el tubo (1) junto al extremo de la región calentada (2) donde comienza la operación de curvado.