ES2202983T3 - Dispositivo para incorporar hilos de refuerzo individuales en un tubo flexible sin tratar y procedimiento para fabricar un tubo flexible sin tratar reforzado por hilos con la ayuda del dispositivo. - Google Patents

Dispositivo para incorporar hilos de refuerzo individuales en un tubo flexible sin tratar y procedimiento para fabricar un tubo flexible sin tratar reforzado por hilos con la ayuda del dispositivo.

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ES2202983T3 ES99120586T ES99120586T ES2202983T3 ES 2202983 T3 ES2202983 T3 ES 2202983T3 ES 99120586 T ES99120586 T ES 99120586T ES 99120586 T ES99120586 T ES 99120586T ES 2202983 T3 ES2202983 T3 ES 2202983T3
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Fritz Dr. Rithemeyer
Achim Huls
Rainer Oehl
Stefan Wode
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Abstract

Dispositivo (2) para aplicar hilos de refuerzo (8) individuales sobre una capa tubular de un material polímero, que se sigue transformando en un tubo flexible sin tratar, de un material polímero, compuesto por varias capas, reforzado por hilos, en donde el dispositivo (2) presenta las siguientes características: - el dispositivo (2) comprende un anillo de posicionamiento (4) que presenta en una línea circunferencial al menos una serie de agujeros (6) equidistantes, pudiendo guiarse a través de cada agujero (6) un hilo de refuerzo (8) en un ángulo de entrada respecto al eje longitudinal del anillo de posicionamiento (4), desde radialmente fuera hacia radialmente dentro, - el dispositivo (2) comprende un elemento de desviación (12) en forma de embudo, rotacionalmente simétrico, que envuelve un solo canal (14) que se estrecha de forma constante, con un orificio de entrada (16) anular y con un orificio de salida (18) anular más pequeño, y en cuya superficie (20) radialmente interior se pueden guiar los hilos de refuerzo (8), - en el orificio de entrada (16), el elemento de desviación presenta un ángulo de entrada a respecto al eje longitudinal (10) del elemento de desviación (12), que corresponde en amplia medida al ángulo de entrada de los hilos de refuerzo (8) respecto al eje longitudinal (10) del anillo de posicionamiento (4), - en el orificio de salida (18), el elemento de desviación (12) presenta un ángulo de salida a respecto al eje longitudinal (10) del elemento de desviación (12) que se sitúa entre 0º y 25º, preferentemente entre 0º y 10º, - el elemento de desviación (12) es envuelto concéntricamente por el anillo de posicionamiento (4) y está orientado axialmente con respecto al anillo de posicionamiento (4), de tal forma que los hilos de refuerzo (8) guiados radialmente por los agujeros (6) del anillo de posicionamiento (4) puedan guiarse directamente hacia el orificio de entrada (16) del elemento de desviación (12).

Description

Dispositivo para incorporar hilos de refuerzo individuales en un tubo flexible sin tratar y procedimiento para fabricar un tubo flexible sin tratar reforzado por hilos con la ayuda del dispositivo.
La invención se refiere a un dispositivo para aplicar hilos de refuerzo individuales sobre una capa tubular de un material polímero, que se sigue transformando en un tubo flexible sin tratar, de un material polímero, compuesto por varias capas, reforzado por hilos. Asimismo, la invención se refiere a un procedimiento para fabricar un tubo flexible sin tratar de un material polímero, reforzado por hilos, compuesto por varias capas, con la ayuda de un dispositivo de este tipo.
Los productos típicos que se elaboran a partir de un material polímero reforzado por hilos son tubos flexibles y resortes neumáticos. El fuelle de resorte neumático de un resorte neumático, por ejemplo, se encuentra bajo una alta presión. Contiene una multitud de hilos de refuerzo situados muy juntos uno al lado de otro, con separaciones equidistantes, para poder resistir esta presión (un fuelle de resorte neumático usual en el mercado, por ejemplo, contiene aprox. 200 a 300 hilos de refuerzo por cada 10 cm).
Desde hace mucho tiempo se conoce el procedimiento de elaborar un fuelle de resorte neumático de varias capas planas, en las que van incorporados ya los hilos de refuerzo. Las distintas capas se enrollan en un mandril y se unen entre sí en una zona de solape o en una zona de choque, después de lo cual se vulcanizan. Entonces, el fuelle de resorte neumático está acabado.
El procedimiento conocido tiene la ventaja de que en una posición plana es posible incorporar de manera sencilla una gran cantidad de hilos de refuerzo con una separación equidistante entre sí. Sin embargo, cabe destacar que la zona de solape o de choque en el fuelle de resorte neumático puede influir negativamente en las propiedades físicas del fuelle de resorte neumático, además de reducir la estabilidad del fuelle de resorte neumático en dicha zona.
Por lo tanto, también se ha propuesto elaborar un fuelle de resorte neumático a partir de un tubo flexible sin fin que lleve incorporados ya los hilos de refuerzo equidistantes. La ventaja de este procedimiento de fabricación consiste en que el tubo flexible del que el fuelle de resorte neumático se separa con la longitud deseada, no presenta ni zona de solape ni zona de choque. Sin embargo, resulta difícil incorporar en un tubo flexible un gran número de hilos de refuerzo equidistantes. Se han hecho ya diversas propuestas de cómo esto puede realizarse.
Por el documento EP0605767A1, por ejemplo, se conoce un dispositivo de coextrusión para fabricar un tubo flexible sin tratar reforzado por hilos. El tubo flexible sin tratar se compone de tres capas, estando situados entre la primera y la tercera capa dos capas enrolladas de forma helicoidal de hilos de refuerzo equidistantes. Las dos capas de hilos de refuerzo están separadas entre sí por la segunda capa. Para fabricar un tubo flexible sin tratar de este tipo, el dispositivo de coextrusión contiene un primer canal de flujo de sección circular que es envuelta concéntricamente por un segundo y un tercer canal de flujo de sección circular. Estos canales de flujo sirven para formar las distintas capas polímeras del tubo flexible sin tratar. Entre el primer y el segundo canal de flujo se encuentra un elemento guía para la primera capa de los hilos de refuerzo que asimismo presenta una sección circular. Otro elemento guía para la segunda capa de los hilos de refuerzo se encuentra entre el segundo y el tercer canal de flujo. Los elementos guía para los hilos de refuerzo están dispuestos de forma giratoria entre los canales de flujo, para poder incorporar los hilos de refuerzo de forma helicoidal entre las dos capas del tubo flexible sin tratar. Cada elemento guía presenta una multitud de canales guía equidistantes, siendo guiado en cada canal guía un solo hilo de refuerzo. Los canales de flujo y los elementos guía tienen la forma de un cono, estrechándose en el sentido longitudinal al diámetro del tubo flexible sin tratar que se ha de fabricar.
Con el dispositivo de coextrusión, conocido por el documento EP0605767A1, en un paso de procedimiento se puede fabricar un tubo flexible sin tratar que presente dos capas de hilos de refuerzo equidistantes, enrollados de forma helicoidal. Sin embargo, cabe destacar que se requiere una preparación complicada del dispositivo de coextrusión antes de poder comenzar con la fabricación del tubo flexible sin tratar, ya que los hilos de refuerzo han de guiarse individualmente a través de los canales guía de los elementos guía.
También por el documento US-PS4,578,024 se conoce un dispositivo de coextrusión que presenta una estructura similar al dispositivo de coextrusión conocido por el documento EP0605767A1 y con el que, asimismo, se puede fabricar en un paso de procedimiento un tubo flexible sin tratar con hilos de refuerzo equidistantes. Sin embargo, también en este dispositivo de coextrusión, el hilo de refuerzo individual es guiado en un canal guía asignado a él, de forma que también en este caso se requiere una preparación complicada del cabezal de coextrusión, antes de poder comenzar con la fabricación del tubo flexible sin tratar.
La invención tiene el objetivo de proporcionar un dispositivo para aplicar hilos de refuerzo individuales sobre una capa tubular de un material polímero, con cuya ayuda, por una parte, se pueda fabricar de manera sencilla un tubo flexible sin tratar con hilos de refuerzo equidistantes y que, por otra parte, se pueda preparar fácilmente para la fabricación. Asimismo, la invención tiene el objetivo de proporcionar un procedimiento sencillo para fabricar un tubo flexible sin tratar de un material polímero, reforzado por hilos, que se pueda preparar y realizar de forma sencilla.
\newpage
Según las características de la reivindicación 1, el objetivo se consigue de tal forma que un dispositivo para aplicar hilos de refuerzo individuales sobre una capa tubular presenta las siguientes características:
-
el dispositivo comprende un anillo de posicionamiento que presenta en una línea circunferencial al menos una serie de agujeros equidistantes, a través de los cuales los hilos de refuerzo pueden guiarse en un ángulo de entrada respecto al eje longitudinal del anillo de posicionamiento, desde radialmente fuera hacia radialmente dentro,
-
el dispositivo comprende un elemento de desviación en forma de embudo, rotacionalmente simétrico, que envuelve un solo canal que se estrecha de forma constante, con una superficie de entrada anular y con una superficie de salida anular más pequeña, y en cuya superficie radialmente interior, rotacionalmente simétrica, se pueden guiar los hilos de refuerzo,
-
en la superficie de entrada, el elemento de desviación presenta un ángulo de entrada \alpha respecto al eje longitudinal del elemento de desviación, que corresponde en amplia medida al ángulo de entrada de los hilos de refuerzo respecto al eje longitudinal del anillo de posicionamiento,
-
en la superficie de salida, el elemento de desviación presenta un ángulo de salida respecto al eje longitudinal del elemento de desviación que asciende a aprox. 0º a 25º, preferentemente de 0º a 10º,
-
el elemento de desviación es envuelto concéntricamente por el anillo de posicionamiento y está orientado axialmente con respecto al anillo de posicionamiento, de tal forma que los hilos de refuerzo guiados radialmente por los agujeros del anillo de posicionamiento puedan guiarse directamente hacia la superficie de entrada del elemento de desviación.
Según la reivindicación 4, el objetivo se consigue además mediante el siguiente procedimiento:
-
por cada agujero del anillo de posicionamiento se guía un hilo de refuerzo en un ángulo de entrada respecto al eje longitudinal del anillo de posicionamiento, desde radialmente fuera hacia radialmente dentro
-
los hilos de refuerzo se colocan sobre la superficie radialmente interior del elemento de desviación, siendo desviados por el elemento de desviación desde el ángulo de entrada con un recorrido sustancialmente axial, siendo solicitados los hilos de refuerzo permanentemente a tracción, y además de tal forma que para fabricar un tubo flexible sin tratar, reforzado por hilos se realizan los siguientes pasos de procedimiento:
-
en una primera estación de elaboración, en un mandril rotacionalmente simétrico se aplica una primera capa de un material polímero
-
el mandril revestido de la primera capa es guiado, partiendo de la superficie de entrada del elemento de desviación, concéntricamente por la superficie de salida del elemento de desviación, de tal forma que los hilos de refuerzo situados en la superficie radialmente interior del elemento de desviación se depositen con separaciones equidistantes en la superficie radialmente exterior de la primera capa
-
el mandril revestido de la primera capa se alimenta a al menos una estación de elaboración adicional, en la que sobre la primera capa se aplica otra capa de material polímero.
La idea básica de la invención consiste en que los hilos de refuerzo son guiados individualmente tan sólo por los agujeros del anillo de posicionamiento, mientras que en el elemento de desviación no están previstos canales guía individuales para los distintos hilos de refuerzo. Más bien, cada hilo de refuerzo es guiado, sin canal guía separado, en la superficie radialmente interior del elemento de desviación. Si durante ello, cada hilo de refuerzo individual se solicita a tracción, de forma sorprendente, los hilos de refuerzo se depositan automáticamente en la superficie radialmente interior del elemento de desviación, de tal forma que en la superficie de salida anular del elemento de desviación adopten todos la separación equidistante deseada entre sí (para más detalles, véase la descripción de las figuras).
Las ventajas que se consiguen con la invención consisten particularmente en que los hilos de refuerzo individuales pueden guiarse de una manera sencilla por los distintos agujeros en el anillo de posicionamiento, porque en los distintos agujeros no se trata de canales guía alargados. Otra ventaja de la invención consiste en que los distintos hilos de refuerzo se depositan automáticamente y de la manera deseada en la superficie radialmente interior del elemento de desviación, si sobre los hilos de refuerzo se ejerce una tracción en el sentido longitudinal del elemento de desviación. Por lo tanto, en el elemento de desviación se puede renunciar totalmente a los canales guía alargados para guiar los distintos hilos de refuerzo, y el dispositivo se puede preparar fácilmente para la fabricación. Otra ventaja de la invención consiste en que los distintos hilos de refuerzo están libremente accesibles en el elemento de desviación, lo que permite, entre otras cosas, una vigilancia sencilla de los hilos.
Según una variante de la invención según la reivindicación 2, los hilos de refuerzo son guiados a través del anillo de posicionamiento en un ángulo de entrada de aprox. 40º a 100º, preferentemente de 80º a 90º, con respecto al eje longitudinal del anillo de posicionamiento. Por consiguiente, el elemento de desviación presenta en el orificio de entrada también un ángulo de entrada \alpha de 40º a 100º, preferentemente de 80º a 90º, con respecto al eje longitudinal del elemento de desviación. La ventaja de esta variante consiste en que los distintos hilos de refuerzo pueden guiarse radialmente por fuera del anillo de posicionamiento, prácticamente de forma perpendicular respecto al eje longitudinal del anillo de posicionamiento (lo que corresponde a un ángulo de entrada de 90º). Por lo tanto, una fileta de bobinas a la que va fijada una multitud de bobinas de las que se desarrollan los hilos de refuerzo individuales, puede estar orientada perpendicularmente respecto al eje longitudinal del anillo de posicionamiento, de tal forma que el dispositivo completo para aplicar los distintos hilos de refuerzo, incluyendo la fileta de bobinas, precise sólo una pequeña longitud.
Según una variante de la invención según la reivindicación 3, la superficie radialmente interior del elemento de desviación corresponde en mayor medida a la superficie que se produce durante la rotación de un cuarto de círculo o de un cuarto de elipse alrededor del eje longitudinal del anillo de posicionamiento. La ventaja de esta variante consiste en que los distintos hilos de refuerzo pueden desviarse en una longitud relativamente corta, desde un ángulo de entrada de 80º a 90º respecto al eje longitudinal del anillo de posicionamiento, a un ángulo de salida de 0º a 15º respecto al eje longitudinal del anillo de posicionamiento.
Según una variante del procedimiento según la reivindicación 5, la primera capa es provista en su superficie radialmente exterior, antes de la deposición de los hilos de refuerzo en la misma, con una capa adherente, por ejemplo en forma de una solución de caucho. Según esta variante, se procede especialmente si los hilos de refuerzo individuales han de depositarse paralelamente respecto al sentido longitudinal de la primera capa, en la superficie radialmente exterior de esta capa, ya que entonces no están disponibles fuerzas circunferenciales para la incorporación de hilos. En este caso, los distintos hilos de refuerzo son "encolados" por la solución de caucho en la superficie radialmente exterior de la primera capa, de modo que los distintos hilos de refuerzo se mantengan de forma fiable en su posición.
Según otra variante del procedimiento, según la reivindicación 6, el anillo de posicionamiento y el elemento de desviación rotan a la misma velocidad angular alrededor de su eje longitudinal, de tal forma que los hilos de refuerzo se depositen en forma de espiral en la superficie radialmente exterior de la primera capa. También en esta variante, el mandril se mueve de forma exclusivamente traslacional partiendo de la superficie de entrada, pasando por la superficie de salida del elemento de desviación, de forma que mediante esta variante se puede fabricar un tubo flexible sin tratar con una capa helicoidal de hilos de refuerzo. Según esta variante, no es obligatorio proveer la superficie radialmente exterior de la primera capa con una capa adherente, antes de la deposición de los hilos de fuerzo, porque gracias a la deposición helicoidal de los distintos hilos de refuerzo sobre cada hilo de refuerzo actúa una fuerza orientada radialmente hacia adentro fijando cada hilo de refuerzo automáticamente en su posición.
Según una variante de la invención de acuerdo con la reivindicación 7, la superficie radialmente exterior de la primera capa, después de la deposición de los hilos de refuerzo en la misma, se cubre con una capa intermedia en una estación de elaboración, y sobre esta capa intermedia se depositan otros hilos de refuerzo de la misma manera como ya se ha descrito en contexto con la reivindicación subordinada 4. La ventaja de esta variante consiste en poder fabricar un tubo flexible sin tratar con dos capas de refuerzo de hilos de refuerzo individuales, equidistantes, separadas entre sí por una capa polímera.
Según una variante de la invención de acuerdo con la reivindicación 8, el anillo de posicionamiento y el elemento de desviación del primer dispositivo y del dispositivo adicional rotan alrededor de su eje longitudinal a una velocidad angular, de tal forma que los hilos de refuerzo queden depositados de forma helicoidal en la superficie radialmente exterior de la primera capa o de la capa intermedia, siendo el sentido de giro del anillo de posicionamiento y del elemento de desviación del dispositivo adicional contrario al sentido de giro del anillo de posicionamiento y del elemento de desviación del primer dispositivo, mientras que, preferentemente, las velocidades angulares a las que rotan los dos dispositivos coinciden prácticamente. La velocidad angular se calcula a partir de la relación n = v/2\pi D tan \delta. Aquí, n significa el número de revoluciones del dispositivo de desviación, v significa la velocidad axial del mandril, D significa el diámetro exterior del tubo flexible sin tratar, que se ha de enrollar y \delta significa el ángulo del hilo respecto al sentido circunferencial del mandril. La ventaja de esta variante consiste en que con la ayuda del primer y del segundo dispositivo es posible fabricar de manera sencilla un tubo flexible sin tratar que presente dos capas de refuerzo enrolladas helicoidalmente a partir de hilos de refuerzo individuales, equidistantes, separadas entre sí por una capa intermedia.
Según una variante del procedimiento, según la reivindicación 9, el radio del mandril corresponde en mayor medida al radio de la superficie de salida del primer dispositivo de desviación o del segundo dispositivo de desviación, si éste existe. Por la formulación "en mayor medida al radio de la superficie de salida" se entiende que una capa aplicada sobre el mandril puede guiarse a una separación mínima por la superficie de salida del elemento de desviación sin tocar la superficie radialmente interior del elemento de desviación en la superficie de salida. La ventaja de esta variante consiste en que los distintos hilos de refuerzo entre el mandril y la superficie radialmente interior de la superficie de salida son guiados exactamente en el sentido axial, permitiendo una deposición especialmente exacta en la superficie radialmente exterior de la capa en el mandril.
Según una variante del procedimiento, según la reivindicación 10, la solicitación a tracción que actúa sobre cada hilo de refuerzo asciende a entre 0,5 N y 5 N, preferentemente entre 0,6 N a 1 N por hilo. Se ha mostrado que una solicitación a tracción de este tipo es suficiente para garantizar que los distintos hilos de refuerzo se depositen exactamente sobre la superficie radialmente interior del elemento de desviación. La ventaja de esta variante consiste en que la solicitación a tracción total, que actúa sobre todos los hilos de refuerzo y que debe ser aplicada por el mandril que se mueve de forma traslacional, es relativamente reducida.
Un ejemplo de realización y otras ventajas de la invención se describirán en relación con las siguientes figuras. Muestran:
la figura 1a un dispositivo para aplicar hilos de refuerzo individuales sobre una capa tubular en un corte
\hbox{longitudinal,}
la figura 1b un dispositivo para aplicar hilos de refuerzo individuales sobre una capa tubular en un corte transversal,
la figura 2 un elemento de desviación rotacionalmente simétrico, en forma de embudo, en vista esquemática,
la figura 3 un dispositivo para aplicar hilos de refuerzo individuales sobre una capa tubular en corte longitudinal,
la figura 4 un tren de fabricación para fabricar un tubo flexible sin tratar, reforzado por hilos, compuesto por varias capas, en representación esquemática.
La figura 1a representa un dispositivo 2 para aplicar hilos de refuerzo individuales sobre una capa tubular en corte longitudinal. El dispositivo 2 comprende un anillo de posicionamiento 4 circular que en una línea circunferencial presenta una serie de agujeros 6 equidistantes (véase también la figura 1b que representa un corte transversal a lo largo de la línea Ib-Ib dibujada en la figura 1a). A través de cada uno de los agujeros 6, un hilo de refuerzo 8 es guiado en un ángulo de entrada \alpha respecto al eje longitudinal 10 del anillo de posicionamiento 4, desde radialmente fuera hacia radialmente dentro. Cada hilo de refuerzo 8 individual se desenrolla desde una bobina situada radialmente por fuera del anillo de posicionamiento 4, que está fijada sobre una fileta de bobinas que envuelve concéntricamente el anillo de posicionamiento 4 (las bobinas y la fileta de bobinas no están dibujadas en la figura 1a, a este respecto se remite a la figura 4).
Además del anillo de posicionamiento 4, el dispositivo 2 comprende un elemento de desviación 12 rotacionalmente simétrico, en forma de embudo. Éste presenta un solo canal 14 que se estrecha de forma constante, con un orificio de entrada 16 anular y con un orificio de salida 18 anular más pequeño. El diámetro del orificio de entrada 16 corresponde al diámetro interior del anillo de posicionamiento. En la superficie 20 radialmente interior del elemento de desviación 12 se guían los distintos hilos de refuerzo 8. Esto se explica más detalladamente en contexto con las siguientes figuras.
En el orificio de entrada 16, una tangente 22 aplicada en el sentido longitudinal en la superficie 20 radialmente interior presenta un ángulo de entrada \alpha respecto al eje longitudinal 10 del elemento de desviación 12. El ángulo de entrada \alpha coincide con el ángulo de entrada \alpha de los hilos de refuerzo 8 con respecto al eje longitudinal 10 del anillo de posicionamiento 4, y se sitúa entre 40º y 100º, preferentemente entre 80º y 90º.
En el orificio de salida 18, una tangente 24 aplicada en el sentido longitudinal en la superficie 20 radialmente interior presenta un ángulo de salida \beta con respecto al eje longitudinal 10 del elemento de desviación 12, que se sitúa entre 0º y 25º, preferentemente entre 0º y 10º.
El elemento de desviación 12 es encerrado concéntricamente por el anillo de posicionamiento 4, de tal forma que el eje longitudinal 10 del elemento de desviación 12 coincida con el eje longitudinal 10 del anillo de posicionamiento 4. Además, el elemento de desviación 12 está orientado axialmente con respecto al anillo de posicionamiento 4, de tal forma que los agujeros 6 del anillo de posicionamiento 4 se encuentren directamente delante del orificio de entrada 16 del elemento de desviación 12, de modo que los hilos de refuerzo 8 guiados por los agujeros 6 desde radialmente fuera hacia radialmente dentro, puedan guiarse directamente al orificio de entrada 16 del elemento de desviación 12. Un hilo de refuerzo 8 guiado en la superficie radialmente interior, que radialmente por fuera del anillo de posicionamiento 4 adopta el ángulo \alpha con respecto al eje longitudinal 10, es desviado por el elemento de desviación 12, de tal forma que en el orificio de salida 18 adopte un ángulo \beta con respecto al eje longitudinal 10.
La figura 1b representa un corte a lo largo de la línea Ib-Ib dibujada en la figura 1a. En una línea circunferencial del anillo de posicionamiento 4 está dispuesta una multitud de agujeros 6. Dos agujeros 6a y 6b situados uno al lado de otro en el anillo de posicionamiento 4 presentan respectivamente la misma separación D entre sí. A través de uno de los agujeros 6, un hilo de refuerzo 8 es guiado a la superficie 20 radialmente interior del elemento de desviación 12, tal como ya se ha descrito en relación con la figura 1a.
La figura 2 muestra la superficie 20 radialmente interna de un elemento de desviación 12, en una vista en perspectiva. La superficie 20 radialmente interior está configurada de forma rotacionalmente simétrica respecto al eje longitudinal 10 y en forma de embudo. En la superficie 20 radialmente interior se extienden dos hilos de refuerzo 8. En el orificio de entrada 16, dos hilos de refuerzo 8a y 8b contiguos, cualquiera, tienen una separación D entre sí que está predefinida por la separación de los agujeros 6 en el anillo de posicionamiento 4. En el orificio de salida 18, dos hilos de refuerzo 8a, 8b contiguos, cualquiera, tienen la separación d entre sí. Por tanto, todos los hilos de refuerzo 8 tienen separaciones equidistantes entre sí, tanto en el orificio de entrada 16 como en el orificio de salida 18. La relación D/d es igual que la relación R/r, correspondiendo R al radio del orificio de entrada 16 y r al radio del orificio de salida 18. Es decir que hay d = Dr/R. Por tanto, por medio del elemento de desviación 12 en forma de embudo, los distintos hilos de refuerzo 8 que en el orificio de entrada 16 presentan grandes separaciones D equidistantes entre sí, se reúnen hasta pequeñas separaciones equidistantes. La "medida de la reunión" es determinada por la relación r/R.
A continuación, se explicará como se produce la orientación antes descrita de los hilos de refuerzo 8 en la superficie 20 radialmente interior. Cuando los hilos de refuerzo 8 son guiados partiendo del orificio de salida 16, pasando por la parte radialmente interior del elemento de desviación 12, al orificio de salida 18, siendo solicitados a tracción durante ello, los hilos de refuerzo 8 se depositan sobre la superficie 20 radialmente interior del elemento de desviación 12. Debido a la solicitación a tracción que actúa sobre cada hilo de refuerzo 8 en el sentido longitudinal del elemento de desviación 12 (indicado por la flecha en la figura 2), esto se produce automáticamente, de tal forma que cada hilo de refuerzo se extiende, partiendo de un punto 26 en el orificio de entrada 16, por la vía más corta, hacia un punto 28 en el orificio de salida 18. Esta línea de unión más corta, a lo largo de la cual se extiende un hilo de refuerzo 8, obviamente está determinada por el hecho de que el hilo de refuerzo 8 se encuentra en posición perpendicular sobre cualquier línea circunferencial 30 circular, imaginaria, de la superficie 20 radialmente interior. La consecuencia de ello es que los hilos de refuerzo 8 que se extienden desde el orificio de entrada 16 hacia el orificio de salida 18 se acercan exclusivamente unos o otros, mientras que en cualquier línea circunferencial 30 circular, imaginaria, adoptan unas separaciones equidistantes entre sí. Es que, en caso contrario, habría al menos una línea circunferencial 30 circular, imaginaria, sobre la que no todos los hilos de refuerzo 8 se encontrarían en posición perpendicular. Por lo tanto, los hilos de refuerzo 8 adoptan unas separaciones equidistantes entre sí, especialmente también en el orificio de salida 18.
La superficie 20 radialmente interior de elemento de desviación 12, configurada de forma rotacionalmente simétrica en forma de embudo, hace pues que los hilos de refuerzo se desvíen tal como se ha descrito en relación con la figura 1. Además, la superficie 20 radialmente interior hace que la separación D entre dos hilos de refuerzo contiguos en el orificio de entrada 16 se reduzca a la distancia d de dos hilos de refuerzo contiguos en el orificio de salida 18. Todo ello se consigue sin que en la superficie 20 radialmente interior haya que prever ningún canal guía individual para cada hilo de refuerzo individual. La única condición que ha de cumplirse es que sobre los hilos de refuerzo 8 se ejerza una solicitación a tracción en el sentido longitudinal del elemento de desviación 12. Además, las fuerzas de fricción entre los hilos de refuerzo y la superficie 20 radialmente interior deben ser lo más reducidas posible para permitir una fácil orientación de los hilos.
La figura 3 representa un dispositivo 2 para aplicar hilos de refuerzo individuales sobre una capa tubular en corte longitudinal con un anillo de posicionamiento 4 circular y con un elemento de desviación rotacionalmente simétrico. Básicamente, el dispositivo presenta la misma estructura que se ha descrito ya en contexto con la figura 1, de modo que se remite a la descripción de la figura en cuestión. En el dispositivo 2 representado en la figura 3, la superficie 20 radialmente interior del elemento de desviación 12 corresponde en mayor medida a la superficie que se produce durante la rotación de un cuarto de círculo (o de un cuarto de elipse) alrededor del eje longitudinal 10 del anillo de posicionamiento 4. En el ejemplo de realización representado en la figura 3, los distintos hilos de refuerzo 8 son guiados desde radialmente fuera hacia radialmente dentro, en un ángulo de entrada respecto al eje longitudinal 10 del anillo de posicionamiento 4, que se sitúa entre 80º y 100º, preferentemente entre 80º y 90º. Por el elemento de desviación 12, los distintos hilos de refuerzo son desviados de tal forma que en la superficie de salida del elemento de desviación 12 adopten un ángulo de salida situado entre 0º y 10º. Una desviación a través de una zona angular tan grande puede ser realizada con un recorrido muy corto por el elemento de desviación 12 representado en la figura 3.
A través de la parte radialmente interior del elemento de desviación 12, partiendo del orificio de entrada 16, es guiado de forma concéntrica un mandril 32 (el sentido de movimiento del mandril 32 está indicado por la flecha). El diámetro del mandril 32 corresponde en mayor medida al diámetro del orificio de salida 18 del elemento de desviación 12. En la zona del orificio de salida 18, el elemento de desviación 12 presenta un manguito de centrado 34 elástico, rotacionalmente simétrico, cuya superficie radialmente interior se convierte a ras en la superficie 20 radialmente interior del elemento de desviación 12. El manguito de centrado 34 permite guiar el mandril 32 por la parte radialmente interior del elemento de desviación 12, aunque esté revestido de una fina capa tubular de un material polímero. En este caso, el manguito de centrado elástico es presionado hacia radialmente fuera, en el grosor de la capa tubular, y los hilos de refuerzo se depositan en la superficie radialmente exterior de la capa tubular.
La figura 4 muestra en una representación esquemática un tren de fabricación para fabricar un tubo flexible sin tratar reforzado por hilos, compuesto por varias capas, en un corte longitudinal. El mandril 32 es guiado en el sentido de la flecha, desde la izquierda hacia la derecha, pasando por las distintas estaciones de elaboración. Con la ayuda de una primera extrusionadora 36, el mandril 32 se aplica sobre una primera capa tubular de un material polímero. Sobre la superficie radialmente exterior de la primera capa tubular, en una estación de elaboración 38 se puede aplicar una capa adhesiva. A continuación, el mandril 32 es guiado a través de un primer dispositivo 2a para la aplicación de hilos de refuerzo 8 individuales. El dispositivo 2a tiene la misma estructura que ya se ha descrito en relación con la figura 3. Además, el mandril 32 también es guiado a través del dispositivo 2a de la misma manera que ya se ha descrito en relación con la figura 3. Los hilos de refuerzo 8 facilitados por una fileta de bobinas 40 que envuelve el dispositivo 2a de forma concéntrica, son desviados por el dispositivo 2a y se depositan con separaciones equidistantes sobre la superficie radialmente exterior de la primera capa.
Para que los hilos de refuerzo situados en la superficie radialmente interior del dispositivo 2 sean solicitados permanentemente a tracción en el sentido longitudinal del mandril 32, a causa del movimiento traslacional del mandril, cada bobina 42 de la fileta de bobinas 40 incluye un freno. Por medio del freno se puede ajustar la fuerza de tracción que actúe sobre cada hilo de refuerzo individual, eligiéndose preferentemente una fuerza de tracción situada entre 5 N y 50 N, preferentemente entre 0,6 N y 1 N por hilo de refuerzo.
Después de haberse depositado en el primer dispositivo 2a los hilos de refuerzo sobre la superficie radialmente exterior de la primera capa del tubo flexible sin tratar, ésta se cubre con una capa intermedia en otra estación de elaboración 40. En la capa intermedia puede tratarse de otra capa de un material polímero o de una capa adhesiva.
Entonces, en el dispositivo 2b, sobre la superficie radialmente exterior de la capa intermedia se deposita otra capa de hilos de refuerzo. Esto se realiza de la misma manera que ya se ha descrito en contexto con la deposición de hilos de refuerzo sobre la superficie radialmente exterior de la primera capa.
Finalmente, el mandril 32 se hace pasar por una segunda extrusionadora 44, en la que la superficie radialmente exterior de la capa intermedia se cubre con otra capa de un material polímero. Ahora, el tubo flexible está acabado y se puede seguir transformando de la manera conocida.
El primer dispositivo 2a y la primera fileta de bobinas 40a correspondiente pueden rotar alrededor del eje longitudinal del mandril a una velocidad angular determinada que coincida. En este caso, los hilos de refuerzo se depositan en espiral sobre la superficie radialmente exterior de la primera capa. De manera correspondiente, el segundo dispositivo 2b y la fileta de bobinas 40 asignada al mismo, asimismo pueden rotar alrededor del eje longitudinal del mandril 32, a una velocidad angular determinada que coincida. En este caso, los hilos de refuerzo también se depositan en espiral sobre la capa intermedia. Preferentemente, las velocidades angulares de los dispositivos 2a y 2b y de las filetas de bobinas 40a y 40b coinciden y los sentidos de giro de los dispositivos 2a y 2b y de las filetas de bobinas 40a y 40b son contrarios. En este caso, el ángulo de paso de las dos espirales es el mismo, siendo contrario únicamente su sentido de giro.
Lista de referencias
2 Dispositivo para aplicar hilos de refuerzo individuales
4 Anillo de posicionamiento
6 Agujero
8 Hilos de refuerzo
10 Eje longitudinal del anillo de posicionamiento
12 Elemento de desviación
14 Canal
16 Orificio de entrada anular
18 Orificio de salida anular
20 Superficie radialmente interior
22, 24 Tangente
26, 28 Punto
30 Línea circunferencial circular
32 Mandril
34 Manguito de centrado
36 Primera extrusionadora
38 Estación de elaboración
40 Fileta de bobinas
42 Bobina
40, 42 Estación de elaboración
44 Segunda extrusionadora

Claims (10)

1. Dispositivo (2) para aplicar hilos de refuerzo (8) individuales sobre una capa tubular de un material polímero, que se sigue transformando en un tubo flexible sin tratar, de un material polímero, compuesto por varias capas, reforzado por hilos, en donde el dispositivo (2) presenta las siguientes características:
- el dispositivo (2) comprende un anillo de posicionamiento (4) que presenta en una línea circunferencial al menos una serie de agujeros (6) equidistantes, pudiendo guiarse a través de cada agujero (6) un hilo de refuerzo (8) en un ángulo de entrada respecto al eje longitudinal del anillo de posicionamiento (4), desde radialmente fuera hacia radialmente dentro,
- el dispositivo (2) comprende un elemento de desviación (12) en forma de embudo, rotacionalmente simétrico, que envuelve un solo canal (14) que se estrecha de forma constante, con un orificio de entrada (16) anular y con un orificio de salida (18) anular más pequeño, y en cuya superficie (20) radialmente interior se pueden guiar los hilos de refuerzo (8),
- en el orificio de entrada (16), el elemento de desviación presenta un ángulo de entrada \alpha respecto al eje longitudinal (10) del elemento de desviación (12), que corresponde en amplia medida al ángulo de entrada de los hilos de refuerzo (8) respecto al eje longitudinal (10) del anillo de posicionamiento (4),
- en el orificio de salida (18), el elemento de desviación (12) presenta un ángulo de salida \beta respecto al eje longitudinal (10) del elemento de desviación (12) que se sitúa entre 0º y 25º, preferentemente entre 0º y 10º,
- el elemento de desviación (12) es envuelto concéntricamente por el anillo de posicionamiento (4) y está orientado axialmente con respecto al anillo de posicionamiento (4), de tal forma que los hilos de refuerzo (8) guiados radialmente por los agujeros (6) del anillo de posicionamiento (4) puedan guiarse directamente hacia el orificio de entrada (16) del elemento de desviación (12).
2. Dispositivo (2) según la reivindicación 1, caracterizado porque los hilos de refuerzo (8) son guiados en un ángulo de entrada de entre 40º y 100º, preferentemente entre 80º y 90º, con respecto al eje longitudinal (10) del anillo de posicionamiento (4), a través de los agujeros (6) del anillo de posicionamiento (4).
3. Dispositivo (2) según la reivindicación 2, caracterizado porque la superficie (20) radialmente interior del elemento de desviación (12) corresponde en mayor medida a la superficie que se produce durante la rotación de un cuarto de círculo o de un cuarto de elipse alrededor del eje longitudinal del anillo de posicionamiento.
4. Procedimiento para fabricar un tubo flexible sin tratar de un material polímero, reforzado por hilos, compuesto por varias capas, mediante un dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el cual
-
por cada agujero (6) del anillo de posicionamiento (4) se guía un hilo de refuerzo (8) en un ángulo de entrada respecto al eje longitudinal (10) del anillo de posicionamiento (4), desde radialmente fuera hacia radialmente dentro
-
los hilos de refuerzo (8) se colocan sobre la superficie (20) radialmente interior del elemento de desviación (12) y son desviados por el elemento de desviación (12) desde el ángulo de entrada con un recorrido sustancialmente axial, siendo solicitados los hilos de refuerzo (8) permanentemente a tracción,
-
y además, por que se realizan los siguientes pasos de procedimiento: en una primera estación de elaboración (36), en un mandril (32) rotacionalmente simétrico se aplica una primera capa de un material polímero
-
el mandril (32) revestido de la primera capa es guiado, partiendo del orificio de entrada (16) del elemento de desviación (12), concéntricamente por el orificio de salida (18) del elemento de desviación (12), de tal forma que los hilos de refuerzo situados en la superficie (20) radialmente interior del elemento de desviación (12) se depositen con separaciones equidistantes en la superficie radialmente exterior de la primera capa
-
el mandril (32) revestido de la primera capa se alimenta a al menos una estación de elaboración (44) adicional, en la que sobre la primera capa se aplica otra capa de material polímero.
5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque la primera capa es provista, en su superficie radialmente exterior, antes de la deposición de los hilos de refuerzo (8) en la misma, con una capa adherente, por ejemplo en forma de una solución de caucho.
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 4 a 5, caracterizado porque el anillo de posicionamiento (4) y el elemento de desviación (6) rotan a la misma velocidad angular alrededor de su eje longitudinal (10), de tal forma que los hilos de refuerzo (8) se depositen en forma de espiral en la superficie radialmente exterior de la primera capa.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque la primera capa, en su superficie radialmente exterior, después de la deposición de los hilos de refuerzo (8) en la misma, se cubre con una capa intermedia en una estación de elaboración (40), y sobre esta capa intermedia, mediante otro dispositivo de desviación (12) según una de las reivindicaciones 1 a 3 se depositan otros hilos de refuerzo (8) de la siguiente manera:
-
por cada agujero (6) del anillo de posicionamiento (4) del dispositivo (2) adicional se guía un hilo de refuerzo en un ángulo de entrada respecto al eje longitudinal del anillo de posicionamiento (4), desde radialmente fuera hacia radialmente dentro
-
los hilos de refuerzo (8) se colocan sobre la superficie (20) radialmente interior del elemento de desviación (12) del dispositivo (2) adicional y son desviados por el elemento de desviación (12) desde el ángulo de entrada con un recorrido sustancialmente axial, siendo solicitados los hilos de refuerzo (8) permanentemente a tracción,
-
el mandril (32) revestido de la primera capa y de la capa intermedia es guiado, partiendo del orificio de entrada (16) del elemento de desviación (12), concéntricamente por la superficie de salida (18) del elemento de desviación (12), de tal forma que los hilos de refuerzo (8) situados en la superficie (20) radialmente interior del elemento de desviación (12) se depositen con separaciones equidistantes en la superficie radialmente exterior de la capa intermedia.
8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque el anillo de posicionamiento (4) y el elemento de desviación (12) del primer dispositivo (2a) y del segundo dispositivo (2b) rotan alrededor de su eje longitudinal (10) a una velocidad angular, de tal forma que los hilos de refuerzo (8) queden depositados de forma helicoidal en la superficie radialmente exterior de la primera capa o de la capa intermedia, siendo el sentido de giro del anillo de posicionamiento (4) y del elemento de desviación (12) del segundo dispositivo (2b) contrario al sentido de giro del anillo de posicionamiento (4) y del elemento de desviación (12) del primer dispositivo (2a), y coincidiendo preferentemente las velocidades angulares a las que rotan los dos dispositivos (2a, 2b).
9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 4 a 8, caracterizado porque el radio del mandril (32) corresponde en mayor medida al radio del orificio de salida (18) del primer dispositivo de desviación (12) o del segundo dispositivo de desviación (12), si éste existe.
10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 4 a 8, caracterizado porque sobre cada hilo de fuerzo (8) actúa una solicitación a tracción que oscila entre 0,5 Nm y 5 Nm.
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