ES2900455T3 - Elemento de empalme, empalme con un elemento de este tipo y procedimiento de fabricación de un elemento de empalme - Google Patents

Abstract

Elemento de empalme (10), que comprende: - un encaje (15) de material termoplástico para insertar un elemento de tubo (3), pudiéndose soldar el encaje al elemento de tubo a lo largo de una superficie de unión (20), teniendo el encaje (15) un diámetro interno (D1) de encaje, - al menos un elemento pretensado (30) de calentamiento incrustado en el encaje (15), en un primer estado pretensado en expansión en una posición inicial, en la que un diámetro interno del al menos un elemento pretensado es igual o mayor que el diámetro interno del encaje y en el contorno de la superficie de unión, en el que el al menos un elemento pretensado es capaz de asumir un segundo estado pretensado, cuando su temperatura excede una temperatura de ablandamiento local del material termoplástico, - caracterizado por que el al menos un elemento pretensado, en un estado estable sin tensión, tiene un diámetro exterior (D) menor que el diámetro interior del encaje.

Description

DESCRIPCIÓN

Elemento de empalme, empalme con un elemento de este tipo y procedimiento de fabricación de un elemento de empalme

La presente invención se refiere a conexiones de tubos o de tuberías. De manera más precisa, la presente invención se refiere a un elemento de empalme, a un elemento de empalme con dicho elemento de empalme y a un procedimiento de fabricación de un elemento de empalme de este tipo.

Ya se conoce de la solicitud de patente FR 2 748 415 A1 un elemento de empalme diseñado para permitir el ensamblaje por soldadura por inducción o por electrofusión de al menos dos piezas de materiales termoplásticos. El elemento de empalme comprende un bloque de material termoplástico, en el que unos órganos elásticos de calentamiento, por ejemplo, un resorte de espiral elástico, están incrustados en un estado pretensado. Durante la operación de soldadura, el órgano elástico de calentamiento funde el material en las proximidades del órgano, que luego le permite desplazarse y pasar de su estado pretensado a su estado natural a caballo entre las dos piezas a soldar. Otro elemento de conexión se divulga en el documento EP1079167A1.

Los sistemas de electrofusión conocidos permiten ensamblar tubos y conexiones de materiales poliméricos cristalinos o semicristalinos, por ejemplo, poliolefinas, por ejemplo, polietileno, polipropileno o polibutileno, poliamidas, fluoruros, etc. En estos polímeros cristalinos, el resorte puede moverse fácilmente en el material durante la fusión del material, gracias a su baja viscosidad en estado fundido, para reanudar su estado sin tensión, natural que lo coloca a caballo en la interfaz de las piezas por ensamblar. Los documentos FR 2748 415 y JP H06 174 170 divulgan ambos un elemento de empalme según el preámbulo de la reivindicación 1, y un procedimiento de empalme para polímeros cristalinos, en el que el órgano elástico de calentamiento tiene, en una posición sin tensión, un diámetro externo mayor o igual que el diámetro interno del encaje.

Sin embargo, el elemento de empalme y el procedimiento de electrofusión conocidos por el documento FR 2748415 A1 no permiten lograr un empalme estanco cuando las piezas están hechas de materiales de tipo polímeros amorfos o débilmente cristalinos, tal como el PVC, PVC-C o ABS. Los polímeros amorfos o débilmente cristalinos se encuentran en un estado caracterizado por un comportamiento casi gomoso, por lo tanto una viscosidad muy alta, superior a la de los polímeros cristalinos, cuando se calientan por encima de su temperatura de ablandamiento. El resultado es que el órgano elástico se ralentiza en su desplazamiento por el material de polímero amorfo o débilmente cristalino. Por este hecho, el resorte no puede volver a su estado natural, al menos tomará un tiempo considerable durante el cual el polímero amorfo o débilmente cristalino pueda degradarse térmicamente, lo que no permite lograr el rendimiento funcional de la conexión.

Además, el órgano elástico no puede moverse fácilmente en el material y no puede alcanzar una posición a caballo en la interfaz de las piezas por ensamblar, cuando las piezas son de material termoplástico de muy alta viscosidad y térmicamente inestables como el PVC, por ejemplo, el CPVC, el ABS.

Por otro lado, los polímeros cristalinos y los polímeros amorfos también presentan un comportamiento térmico diferente. Por una parte, los polímeros amorfos o débilmente cristalinos tienen una estabilidad térmica inferior a la de los polímeros cristalinos, lo que limita el margen de maniobra del procedimiento de conexión. Por otra parte, cuando se calienta el polímero cristalino, por ejemplo de tipo polietileno, pasa por fusión de su estado sólido cristalino a un estado líquido no cristalino de baja viscosidad y se expande fuertemente. Esta expansión desarrolla así una presión en la fase líquida y, por lo tanto, promueve el contacto íntimo entre los materiales del empalme y los del tubo, que, en combinación con la baja viscosidad del material del tubo y la del empalme, facilita la interpenetración molecular entre los materiales y por tanto una buena soldadura. Esto asegura la calidad del ensamblaje, tanto por resistencia mecánica como por estanqueidad. Este fenómeno de fuerte expansión no está presente para los polímeros amorfos o débilmente cristalinos. Sobre esta base, el estado de la técnica no ha tenido en cuenta las especificidades físicas vinculadas al ensamblaje de polímeros muy viscosos, por ejemplo, polímeros débilmente cristalinos o amorfos como el PVC, el PVC-C y el ABS. Por tanto, existía un prejuicio contra el uso de la electrofusión con estos materiales, su puesta en práctica para obtener resultados satisfactorios parecía imposible, dando como resultado las pruebas la imposibilidad de obtener verdaderas soldaduras.

Un objetivo de la invención es proporcionar un elemento de empalme y un procedimiento de empalme para polímeros de tipo débilmente cristalino o amorfo.

A tal efecto, la invención propone un elemento de empalme que comprende un encaje de material termoplástico para insertar un elemento de tubo, pudiéndose soldar el encaje al elemento de tubo a lo largo de una superficie de unión, teniendo el encaje un diámetro interior de encaje, y al menos un elemento de calentamiento pretensado incrustado en el encaje, en un primer estado pretensado en expansión en una posición inicial en la que el diámetro interno del al menos un elemento pretensado es igual o mayor que el diámetro interno del encaje y en el contorno de la superficie de unión, en el que el al menos un elemento pretensado es capaz de asumir un segundo estado pretensado cuando su temperatura excede una temperatura de transición local de un estado sólido a un estado pastoso viscoso del material termoplástico. El al menos un elemento pretensado, en un estado estable sin tensión, tiene un diámetro exterior menor que el diámetro interior del encaje.

El material termoplástico puede ser un polímero amorfo o débilmente cristalino, PVC, PVC-C o ABS. Por débilmente cristalino, se entiende normalmente un porcentaje o tasa de cristalinidad inferior al 20 %. En realizaciones preferidas, es posible definir un porcentaje o tasa de cristalinidad inferior al 10 % o incluso inferior al 5 % para formar el límite de un material débilmente cristalino.

De este modo, la presente invención proporciona un elemento de empalme que es adecuado para su uso para el ensamblaje con un tubo. Durante el ensamblaje, el elemento elástico de calentamiento puede adoptar un segundo estado pretensado en el que el elemento elástico puede estar en una posición final a caballo entre el tubo y el encaje del elemento de empalme. Durante el movimiento de retracción del elemento elástico, el elemento elástico puede arrastrar el material del elemento de empalme en el material del tubo creando así interpenetraciones. Un elemento de empalme de este tipo permite un ensamblaje de elementos hechos de material termoplástico polimérico amorfo o débilmente cristalino, por combinación de interpenetración local de materiales, proporcionando un papel predominantemente de estanqueidad y superponiendo un elemento metálico, mayormente desempeñando un papel, después del ensamblaje, de resistencia mecánica, entre el elemento de tubo y el encaje. En efecto, el elemento pretensado, adaptado para permanecer bajo tensión en la posición de empalme final, a caballo entre el encaje y el elemento de tubo insertado en el encaje, podrá desplazarse en el material termoplástico amorfo, para tomar la posición final, para el ensamblaje, entre el elemento de empalme y el tubo.

El o los elementos elásticos son elementos aptos para ser calentados. El o los elementos elásticos pueden ser conductores y están destinados a ser calentados por inducción.

Un anclaje mecánico y una estanqueidad del empalme se pueden obtener mediante una o más líneas de soldadura locales. Las soldaduras se obtienen mezclando materiales, el o los elementos elásticos pretensados mezclan localmente los materiales durante la etapa entre el primer estado pretensado y el segundo estado pretensado. El o los elementos pretensados, además de permitir el ablandamiento por calentamiento así como el movimiento de materiales asegurando un buen intercontacto, también asegura(n) una estabilidad mecánica del empalme después del ensamblaje.

Según un aspecto de la invención, el al menos un elemento pretensado es un órgano elástico, preferiblemente un resorte helicoidal cerrado sobre sí mismo, dimensionado para almacenar una energía elástica que permita que el órgano elástico se mueva en la posición final aún bajo tensión a caballo entre el encaje y el tubo, bajo los efectos combinados de la energía elástica, de la viscosidad y de la resistencia a la fricción del material termoplástico amorfo o débilmente cristalino, así como la potencia de calentamiento transmitida en cualquier momento por inducción al elemento elástico o en otras palabras la programación del calentamiento y su interrupción permitiendo detener la progresión del elemento pretensado para que se inmovilice en su posición a caballo entre el encaje y el tubo. En otras palabras, el al menos un elemento pretensado está destinado a ser calentado según una programación definida de manera que el elemento elástico detenga su progresión hacia su estado natural para inmovilizarse a caballo entre el encaje y el tubo.

Estas características permiten obtener un calentamiento rápido por parte del al menos un elemento pretensado para alcanzar la temperatura de ablandamiento local suficiente del material termoplástico, y permiten un ablandamiento local del material termoplástico, mientras se obtiene una fuerza de retorno suficiente para permitir que el órgano elástico alcance una posición de empalme final mientras se proporciona una mezcla y una puesta en contacto íntimo a pesar de la casi ausencia de presión generada por la expansión térmica de los materiales.

La presente invención también propone un empalme que comprende dicho elemento de empalme y un elemento de tubo insertado en el elemento de empalme, en el que el elemento de tubo y el elemento de empalme se ensamblan mediante una combinación de interpenetración local de los materiales, y en el que el al menos un elemento pretensado está a caballo entre el encaje y el elemento de tubo, en un estado final pretensado en expansión, diferente del estado estable sin tensión.

Según un aspecto, la superficie de unión entre el elemento de empalme y el tubo comprende una línea de soldaduras, en el contorno de la superficie de unión. A través de esta línea de soldadura, se obtiene un ensamblaje mecánico estanco, resistente a la presión y a la temperatura, sin la necesidad de una junta de estanqueidad adicional.

El elemento de tubo y el elemento de empalme pueden ser de un material termoplástico que es un polímero débilmente cristalino o amorfo, por ejemplo PVC, PVC-C o ABS.

La presente invención también se refiere a un procedimiento de fabricación de dicho elemento de empalme, que comprende las siguientes etapas: colocar al menos un elemento pretensado, en particular, un órgano elástico de calentamiento, en un primer estado pretensado en expansión, así como un espaciador sobre un núcleo de molde, e inyectando un material termoplástico para sobremoldear el al menos un elemento pretensado y el espaciador.

El espaciador permite mantener la posición del al menos un elemento pretensado. Se pueden proporcionar otros espaciadores para mantener la distancia entre dos elementos pretensados, cuando se prevén varios elementos pretensados.

Según un aspecto, el al menos un elemento pretensado en un primer estado pretensado en expansión es un órgano elástico cerrado, y el órgano elástico y el espaciador se introducen en el molde mediante un cono de expansión en el que se montan dicho al menos un elemento pretensado y el espaciador, teniendo el cono de expansión un diámetro creciente, con un diámetro pequeño menor o igual que el diámetro interior del al menos un elemento pretensado en un estado sin tensión y un diámetro grande correspondiente al diámetro interior del encaje.

Se entenderá que el procedimiento según la presente invención permite sobremoldear directamente y en la misma etapa el o los órganos elásticos de calentamiento y el o los espaciadores. De manera ventajosa, se evita el uso de piezas termoplásticas intermedias que comprenden el o los elementos pretensados y las discontinuidades resultantes del uso de piezas intermedias. Asimismo, el material termoplástico del empalme puede llenar directamente el o los elementos pretensados, lo que permite limitar las fuentes de fugas o roturas.

Los expertos en la materia comprenderán que los espaciadores no participan en la rigidez mecánica ni en la estanqueidad.

Por otro lado, el procedimiento según la invención se puede utilizar con la mayoría de los moldes de empalme existentes, si los encajes son perpendiculares o paralelos al plano de la junta.

Según otro aspecto, el al menos un órgano elástico de calentamiento y el espaciador se empujan hasta hacer tope con el fondo del molde usando un tubular, y el tubular y el cono de expansión se retiran antes de la etapa de inyección. Esta etapa se puede realizar manualmente o automatizarse.

El procedimiento puede comprender la etapa de colocar un primer espaciador entre el fondo del molde y un primer elemento pretensado, y un segundo espaciador entre el primer elemento pretensado y un segundo elemento pretensado. Según un aspecto, el procedimiento comprende la etapa de colocar una pluralidad de espaciadores entre una pluralidad de elementos pretensados.

Se requiere un número limitado de operaciones. Además, el procedimiento puede utilizar espaciadores estandarizados y de geometría simples, lo que hace que el procedimiento sea económico.

La presente invención también se refiere al uso de un material polimérico amorfo o débilmente cristalino, por ejemplo PVC, PVC-C o ABS en un procedimiento de este tipo, en un empalme de este tipo y/o en un elemento de empalme de este tipo.

Otras características y ventajas de la presente invención se desprenderán de la descripción hecha a continuación con referencia a los dibujos adjuntos que ilustran un ejemplo de realización de ello desprovisto de cualquier carácter limitativo, de entre los que:

- La figura 1 ilustra un empalme con un elemento de empalme y un tubo según una realización de la presente invención;

- La figura 2 ilustra un elemento de empalme y un tubo antes del ensamblaje según una realización de la presente invención;

- La figura 3 ilustra un elemento de calentamiento según una realización de la presente invención

- Las figuras 4a, 4b y 5 ilustran un elemento de empalme utilizable con un empalme de las figuras 1 y 2, según una realización de la presente invención;

- La figura 6 es un diagrama de bloques de un procedimiento de ensamblaje de un elemento de empalme según otra realización de la presente invención,

- La figura 7 es un diagrama de bloques de un procedimiento de fabricación de un elemento de empalme según un aspecto de la presente invención;

- Las figuras 8a a 8c ilustran las etapas del procedimiento de la figura 7.

En los dibujos, unos elementos idénticos o similares están indicados con unos números de referencia idénticos o similares.

La figura 1 ilustra un empalme 1 según una realización de la invención, para la conexión del elemento de tubo 3, canalizaciones u otras tuberías, insertado en un elemento de empalme 10. El empalme del lado recto en la figura 1 muestra el empalme ensamblado, y la figura 2 muestra el empalme antes del ensamblaje, alrededor de un eje longitudinal X-X'.

El empalme 1 comprende un elemento de empalme 10 en el que se puede introducir el tubo 3 para formar el empalme por ensamblaje, y más precisamente soldando el elemento de empalme 10 y el tubo 3 según una zona soldada situada a lo largo de una superficie de unión 20.

El elemento de empalme 10 se ve claramente en las figuras 2 y 4a y 5. En el ejemplo ilustrado, el elemento de empalme 10 comprende un manguito 12 que forma un encaje 15. El encaje 15 tiene un diámetro interno D1 sustancialmente igual al diámetro externo del tubo 3. El ejemplo representado es un manguito recto con dos encajes opuestos de sustancialmente el mismo diámetro, este ejemplo no es limitativo y se pueden proporcionar otros ejemplos de empalme entre un encaje y un tubo, tales como un manguito, un empalme en t, una reducción, un tapón, un codo 10' como se ilustra en la figura 4b (codo de 90°) o cualquier otro ejemplo de empalme comúnmente utilizado en fontanería.

El manguito 12 forma un bloque en el que quedan atrapados uno o más elementos pretensados. En el ejemplo ilustrado, el elemento pretensado es un órgano elástico 30 que está incrustado y fijado en una posición inicial en la que el órgano elástico está en un estado pretensado, en expansión radial. En el ejemplo de las figuras 1 a 5, hay dos elementos pretensados por encaje. Esto no es más que un ejemplo no limitativo. Un procedimiento de fabricación de un elemento de empalme de este tipo se describirá más adelante con referencia a la figura 7.

El elemento pretensado, en particular el órgano elástico, que se puede adaptar para el empalme 1 es un resorte helicoidal 30 cuyos extremos 32 están conectados mecánica y eléctricamente, para obtener una forma tórica elástica. Los extremos 32 pueden, por ejemplo, soldarse entre sí.

El resorte 30 está dimensionado para tener un diámetro externo D menor que el diámetro interno D1 del encaje 15, cuando el resorte 30 está en un estado sin tensión, estable, como se ve en la figura 3.

El resorte puede ser un resorte de acero inoxidable, por ejemplo, de acero inoxidable por ejemplo AISI 301 o 302.

Como se explicará con más detalle con referencia a la figura 7, el elemento pretensado se puede calentar, por ejemplo, por inducción. Así calentado, el elemento pretensado puede ablandar el material en el que está atrapado, cuando su temperatura excede localmente el punto de ablandamiento del material termoplástico, suficientemente para que el elemento pretensado pueda moverse localmente con el fin de reducir sus tensiones mecánicas y adoptar un estado de tensión mecánica con menos tensión. Un elemento de empalme de este tipo permite un ensamblaje por combinación de interpenetración local, hecho posible por el movimiento de retracción del resorte que arrastra el material del elemento de empalme en el material del tubo creando así interpenetraciones de los materiales.

En las figuras 2, 4a y 5, es decir, antes del ensamblaje con el tubo 3, el elemento pretensado 30 - en la realización el resorte - está incrustado en el manguito 12, en un primer estado pretensado en expansión en una posición inicial cerca de la superficie de unión 20 y en el contorno de la superficie de unión.

Después del ensamblaje, el órgano elástico 30 se inmoviliza en una posición a caballo entre el tubo 3 y el elemento de empalme 10, en un estado en el que el órgano elástico 30 todavía está pretensado en expansión radial (figura 1).

La superficie de unión 20 comprende entonces una línea de soldadura 18, a lo largo de la superficie de unión 20, obtenida por interpenetración local de los materiales del tubo y el elemento de empalme. La línea de soldadura 18 puede ser circunferencial. Los expertos en la materia comprenderán que la zona soldada se concentra alrededor de los elementos pretensados de calentamiento, donde el material se ablanda en contacto directo con el órgano elástico 30.

En la figura 6 se ilustra un procedimiento de ensamblaje o de conexión, con referencia al elemento de empalme 10 y al tubo 3.

En una primera etapa S101, el elemento pretensado 30 se calienta para alcanzar una temperatura por encima del punto de ablandamiento del material en el que está incrustado el elemento pretensado 30. Durante esta fase, el elemento pretensado no se mueve. A continuación, el elemento pretensado se mantiene a una temperatura superior a la temperatura de ablandamiento, permitiendo ablandar localmente el material, lo que permite que el elemento pretensado 30 pase de una posición inicial en la que el elemento pretensado 30 está incrustado en un primer estado de expansión pretensado en el encaje 15, a una posición intermedia, bajo el efecto de la energía elástica del elemento pretensado que tiende a retomar una posición sin tensión mecánica.

En esta etapa, se programa una primera fase de calentamiento con inyección de potencia por inducción. Esta potencia se puede modular con el tiempo, en particular, puede reducirse gradualmente para no superar las temperaturas que puedan crear la degradación del material. El elemento pretensado 30 pasa entonces de la posición inicial de expansión a una posición intermedia en un estado pretensado intermedio. En el modo de realización ilustrado, el elemento pretensado 30 es un elemento u órgano elástico, por ejemplo, un resorte cerrado sobre sí mismo.

En una segunda etapa S102, la inyección de potencia se corta por inducción. El resorte 30 ve caer su temperatura y el calor almacenado continúa calentando localmente el material termoplástico durante un corto tiempo y luego deja de calentar.

Esta etapa S102 da como resultado el movimiento del resorte 30 desde la posición intermedia en un estado intermedio pretensado hasta la posición de empalme final ilustrada en la figura 1. En esta posición final, el resorte está a caballo entre el encaje y el tubo y está en un segundo estado pretensado en expansión, diferente de un estado estable sin tensión. De hecho, se trata de una fase de relajación, en la que el resorte se mueve desde la posición intermedia hasta su posición final, bajo el efecto de la energía elástica residual del resorte entre el estado intermedio pretensado y el segundo estado pretensado, y de la viscosidad y de la resistencia a la fricción del material termoplástico amorfo o débilmente cristalino.

El elemento de empalme 10 y el tubo 3 están hechos de un material termoplástico amorfo o débilmente cristalino.

La inyección de potencia se controla de modo que el órgano elástico se inmovilice en una posición a caballo entre el tubo 3 y el elemento de empalme 10, en un estado en el que el órgano elástico está pretensado en expansión radial. La parada programada o controlada de la inyección de potencia por inducción puede realizarse en un momento dado o en una posición determinada del órgano elástico, teniendo en cuenta, por una parte, la energía elástica residual del órgano elástico de calentamiento cuando se detiene la inyección de potencia, y por otra parte, las características del material termoplástico, en particular la viscosidad del termoplástico y la fricción con el termoplástico.

Estas características permiten obtener tanto un tiempo de calentamiento rápido como una fuerza de retorno del resorte suficiente para dar como resultado un tiempo de aumento de temperatura del resorte suficientemente corto. En efecto, un experto en la materia entiende que para calentar el resorte con una potencia determinada y alcanzar la temperatura de ablandamiento, se tarda un poco. Durante esta fase de aumento de temperatura, no hay movimiento.

Por otro lado, estas características favorecen la obtención de una temperatura suficientemente homogénea en la zona de ablandamiento del termoplástico. El intervalo de estabilidad térmica de los materiales amorfos o débilmente cristalinos pero no semicristalinos considerados es estrecho. Si la temperatura es demasiado baja, el material no se ablanda lo suficiente; si es demasiado alta, puede degradarse.

De este modo, un experto en la materia entiende que la alta viscosidad de los polímeros termoplásticos amorfos o débilmente cristalinos y no semicristalinos en su estado fundido (en relación con la temperatura) constituye un efecto estabilizador natural del procedimiento de ensamblaje, a diferencia de los polímeros cristalinos cuya viscosidad es mucho menor. De hecho, durante la fusión, estos materiales poliméricos cristalinos pasan casi instantáneamente de un estado duro a un estado líquido de mínima viscosidad. En un procedimiento de ensamblaje con polímeros cristalinos, el órgano elástico vuelve a una posición elásticamente sin tensión, en la que el resorte está sustancialmente en reposo.

La variación en la fuerza de retorno del resorte a medida que se relaja desde su posición inicial con tensión hasta su posición final todavía con tensión es un factor estabilizador que permite un mejor control de la posición final del resorte.

Por otro lado, también es necesario tener en cuenta la pérdida de rendimiento del fenómeno de inducción cuando el resorte se aleja del elemento inductor. A partir de un cierto valor de penetración del resorte en el tubo, la transferencia de energía se vuelve menos eficaz. Esto también constituye un efecto estabilizador natural del procedimiento.

El elemento pretensado, en particular el resorte, también está dimensionado para obtener una fuerza de retorno del resorte suficiente, un tiempo de activación térmica del resorte suficientemente corto y una temperatura suficientemente homogénea en la zona de fusión del termoplástico.

La figura 7 ilustra un procedimiento de fabricación de un elemento de empalme 10 según la presente invención y las figuras 8a a 8c ilustran las diferentes etapas del procedimiento de la figura 7.

En una primera etapa S201, se coloca al menos un elemento pretensado, por ejemplo, el órgano elástico de calentamiento 30, en un primer estado pretensado en expansión y al menos un espaciador 35 en un núcleo 50 de molde de un molde 55.

Como se ilustra en la figura 8a, el órgano de calentamiento elástico 30 y el espaciador 35 se introducen en el molde 55 por medio de un cono de expansión 60 en el que se montan el al menos un órgano elástico 30 y el al menos un espaciador 35.

El cono de expansión 60 tiene un diámetro creciente, con un diámetro pequeño menor o igual al diámetro interno del toro en reposo del órgano elástico de calentamiento 30 y un diámetro grande al menos igual al diámetro interno D1 del encaje del elemento de empalme 10 que se va a fabricar, por ejemplo, como se muestra en la Figura 5.

El cono de expansión 60 permite así la expansión radial del o de los órganos elásticos de calentamiento 30 hasta su diámetro en el elemento de empalme 10, en el primer estado pretensado en expansión radial.

El al menos un órgano elástico de calentamiento 30 y el al menos un espaciador 35 se pueden empujar hasta hacer tope con el fondo del molde 55 utilizando un elemento tubular 70. De otro modo, el al menos un órgano elástico de calentamiento 30 y el al menos un espaciador 35 se pueden empujar manualmente.

Una vez que el al menos un órgano elástico de calentamiento 30 en un primer estado pretensado en expansión y el al menos un espaciador 35 en su lugar en el núcleo de molde 50 de un molde 55, el cono de expansión 60 y el elemento tubular 70 (si está presente) se retiran del molde 55 (figura 8b).

El al menos un órgano elástico de calentamiento 30 está en el primer estado pretensado en la posición expandida. De este modo, el órgano elástico de calentamiento 30 ejerce una fuerza radial que lo presiona contra el núcleo del molde 50. Esto genera una fricción que evita cualquier movimiento axial del al menos un espaciador 35 después de haber sido colocado en el molde 55.

En el modo de realización ilustrado, los elementos pretensados se proporcionan como dos órganos elásticos de calentamiento 30, separados por un espaciador adicional 36. Este ejemplo no es limitativo y el tipo y número de elementos pretensados y espaciadores adicionales pueden variar según el diseño del elemento de empalme 10 que se va a fabricar mediante el procedimiento descrito.

En una segunda etapa S202, se inyecta el termoplástico para sobremoldear el al menos un elemento pretensado, en este caso el órgano elástico de calentamiento 30 y el espaciador 35.

Durante la inyección, el termoplástico llena la cavidad del molde 55, incluyendo el o los órganos de calentamiento elásticos 30 (figura 8c).

Después de las fases de mantenimiento y enfriamiento, el molde puede abrirse automáticamente o abrirse manualmente, para permitir la expulsión o la recuperación del elemento de empalme 10 así obtenido.

El espaciador 35 es preferiblemente cilíndrico en su cara interna. Puede ser de termoplástico, idéntico o no al termoplástico que constituye el elemento de empalme 10.

El procedimiento permite así la fabricación de un elemento de empalme de termoplástico, en el que está incrustado al menos un órgano elástico, en una posición controlada y en un estado de pretensado en expansión radial fijado por el termoplástico. El procedimiento de fabricación de un elemento de empalme termoplástico implica un número limitado de etapas.

Una persona experta en la materia entenderá que el o los espaciadores 35, 36 sobremoldeados no participan ni perjudican la rigidez mecánica y la estanqueidad del elemento de empalme 10 así obtenido. De este modo, ventajosamente, las formas y materiales del o de los espaciadores pueden variar para darles otras funciones.

Por ejemplo, el espaciador 35 se puede utilizar como un indicador de buena conexión. Para hacer esto, por ejemplo, puede utilizar de forma independiente o combinar los siguientes elementos: (1) Estar constituido por un termoplástico cuyo coeficiente de expansión térmica sea mayor que el del material termoplástico principal del empalme. De este modo, durante la conexión, el espaciador va, al dilatarse, saliendo visiblemente del empalme. (2) De lo contrario, el espaciador puede tener una forma cónica, para acentuar su desplazamiento fuera del empalme durante la conexión. (3) Una forma ranurada puede permitir que el espaciador se suelte del empalme durante la conexión. (4) Un termoplástico con propiedades termocrómicas irreversibles puede garantizar que el espaciador cambie de color de manera irreversible cuando alcance una temperatura determinada, durante la conexión.

Alternativamente al procedimiento de fabricación descrito con referencia a la figura 7 usando uno o más espaciador(es), un elemento de empalme de este tipo se puede fabricar utilizando un posicionador. El posicionador es de forma cilíndrica hueca, de modo que su diámetro interno sea igual al diámetro del encaje del elemento de empalme. El posicionador incluye una o más ranuras circunferenciales en su cara exterior, que permiten posicionar y mantener el o los elementos elásticos de calentamiento. El posicionador puede estar constituido de un termoplástico, idéntico o no al termoplástico que constituye el elemento de empalme.

La fabricación se realiza siguiendo las siguientes etapas:

En una primera etapa, el o los elementos elásticos se expanden, por ejemplo, por medio de un cono, luego se colocan en las ranuras del posicionador.

Opcionalmente, el o los elementos elásticos pueden calentarse para penetrar en el posicionador, de modo que quede a ras de su superficie interior, que es el diámetro del encaje. Esta etapa de calentamiento es opcional.

El posicionador y el o los elementos elásticos ahora son solidarios, el conjunto se introduce en el núcleo del molde y se empuja solo hasta que haga tope en el fondo del molde. A continuación, se inyecta el termoplástico para sobremoldear el o los elementos elásticos de calentamiento como ejemplo de un elemento pretensado, y el posicionador. Durante la inyección, el termoplástico llena la cavidad del molde, incluyendo el o los elementos de calentamiento elásticos.

Después de las fases de mantenimiento y enfriamiento, el molde puede abrirse automáticamente o abrirse manualmente, para permitir la expulsión o la recuperación del elemento de empalme así obtenido.

El procedimiento permite así la fabricación de un elemento de empalme de termoplástico, en el que está incrustado al menos un órgano elástico, en una posición controlada y en un estado de pretensado en expansión radial fijado por el termoplástico. El procedimiento de fabricación de un elemento de empalme termoplástico implica un número limitado de etapas.

Esta invención no se limita al ejemplo de realización descrito más arriba, sino que abarca todas las variantes, en el alcance de las reivindicaciones.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Elemento de empalme (10), que comprende:

- un encaje (15) de material termoplástico para insertar un elemento de tubo (3), pudiéndose soldar el encaje al elemento de tubo a lo largo de una superficie de unión (20), teniendo el encaje (15) un diámetro interno (D1) de encaje,

- al menos un elemento pretensado (30) de calentamiento incrustado en el encaje (15), en un primer estado pretensado en expansión en una posición inicial, en la que un diámetro interno del al menos un elemento pretensado es igual o mayor que el diámetro interno del encaje y en el contorno de la superficie de unión, en el que el al menos un elemento pretensado es capaz de asumir un segundo estado pretensado, cuando su temperatura excede una temperatura de ablandamiento local del material termoplástico,

- caracterizado por que el al menos un elemento pretensado, en un estado estable sin tensión, tiene un diámetro exterior (D) menor que el diámetro interior del encaje.

2. Elemento de empalme según la reivindicación 1, en el que el material termoplástico es un polímero amorfo o débilmente cristalino, es decir con una tasa de cristalinidad inferior al 20 %, por ejemplo PVC, PVC-C o ABS.

3. Elemento según la reivindicación 2, en el que el al menos un elemento pretensado es apto para ser calentado por inducción.

4. Elemento según la reivindicación 3, en el que el al menos un elemento pretensado (30) es un órgano elástico, preferiblemente un resorte helicoidal cerrado sobre sí mismo, dimensionado para almacenar una energía elástica que permite que el órgano elástico se desplace en la posición final de empalme a caballo entre el encaje y el tubo, bajo los efectos combinados de la energía elástica, de la viscosidad y de la resistencia a la fricción del material termoplástico amorfo o débilmente cristalino, y de la potencia de calentamiento transmitida en cada momento por inducción al elemento elástico.

5. Empalme (1) que comprende un elemento de empalme (10) según una de las reivindicaciones anteriores y un elemento de tubo (3), insertado en el elemento de empalme, en donde el elemento de tubo (3) y el elemento de empalme (10) están soldados, y en donde el al menos un elemento pretensado (30) está a caballo entre el encaje (15) y el elemento de tubo (3), en un estado final pretensado en expansión, diferente del estado estable sin tensión.

6. Empalme según la reivindicación 5, en el que la superficie de unión entre el elemento de empalme y el tubo comprende una línea de soldaduras, en el contorno de la superficie de unión (20).

7. Empalme según las reivindicaciones 5 o 6, en el que el elemento de tubo (3) y el elemento de empalme (10) son de un material termoplástico, que es un polímero débilmente cristalino o amorfo, por ejemplo, PVC, PVC -C o ABS.

8. Procedimiento de fabricación de un elemento de empalme según una de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende las etapas:

- Colocar al menos un elemento pretensado (30), en particular, un órgano elástico de calentamiento, en un primer estado pretensado en expansión, así como al menos un espaciador (35) en un núcleo de molde (50),

- Inyectar un material termoplástico para sobremoldear el al menos un elemento pretensado (30) y el al menos un espaciador (35).

9. Procedimiento según la reivindicación anterior, en el que el al menos un elemento pretensado (30) en un primer estado pretensado en expansión es un órgano elástico cerrado, y el órgano elástico (30) y el al menos un espaciador (35) se introducen en el molde usando un cono de expansión (60), en el que se montan dicho al menos un elemento pretensado y el al menos un espaciador, teniendo el cono de expansión (60) un diámetro creciente, con un diámetro pequeño menor o igual al diámetro interior del al menos un elemento pretensado (30) en un estado libre y un diámetro grande correspondiente al diámetro interior del encaje (15).

10. Procedimiento según la reivindicación anterior, en el que el al menos un órgano elástico de calentamiento (30) y el al menos un espaciador (35) se empujan hasta hacer tope con el fondo del molde usando un tubular (70), y el tubular (70) y el cono de expansión (60) se retiran antes de la etapa de inyección.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 8 a 10, comprendiendo la etapa de colocar un primer espaciador (35) entre el fondo del molde y un primer elemento pretensado (30), y un segundo espaciador (36) entre el primer elemento pretensado y un segundo elemento pretensado.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 8 a 11, que comprende la etapa de colocar una pluralidad de espaciadores (35, 36) entre una pluralidad de elementos pretensados.

13. Utilización de un material polimérico amorfo o débilmente cristalino, es decir, con un grado de cristalinidad inferior al 20 %, y no semicristalino, por ejemplo, PVC, PVC-C o ABS en un procedimiento según una de las reivindicaciones 8 a 12, en un elemento de empalme según una de las reivindicaciones 5 a 7 y/o en un elemento de empalme según una de las reivindicaciones 1 a 4.