DISPOSITIVO y ÉTODO PARA ENFRIAMIENTO Y ACONDICIONAMIENTO TÉRMICO DE UN OBJETO TUBULAR
Campo de la Invención La presente invención se refiere a un dispositivo y a un método para el acondicionamiento térmico de objetos moldeados, y en particular, el acondicionamiento térmico de objetos tubulares tales como "parisons" (es decir, polímeros fundidos que tienen la forma preliminar del envase (preformas calientes) ) para la producción de botellas plásticas mediante el proceso de moldeo por soplado, reduciendo las deformaciones de los parison en base a su extracción del molde de inyección. Técnica Anterior En la producción de botellas o recipientes moldeados por el proceso de soplado que son elaborados de materiales plásticos, por ejemplo, botellas o jarras elaboradas de PET para productos alimenticios, bebidas, agua mineral, jugos de frutas, conservas y similares, un proceso de fabricación es el proceso de moldeo por inyección de los parison, a partir de los cuales podría obtenerse el recipiente terminado, en una subsiguiente operación de moldeo por soplado con alargamiento, incluso con un lapso considerable de tiempo entre la producción del parison y la operación de soplado,- es decir, después de la operación de moldeo por inyección, los
REF . 149718 parisons son enfriados y almacenados, o también son llevados hacia la planta de moldeo por soplado, la cual se localiza en un sitio diferente de producción. El enfriamiento de los "parison" puede obtenerse extrayéndolos del molde de inyección cuando aún están calientes y son relativamente plásticos, excepto en cualquier caso de consistencia, de manera que puedan ser sujetados y transferidos hacia contenedores especiales con circulación de enfriamiento, conocidos como vasos de enfriamiento o tubos o moldes en donde es completada la operación de enfriamiento. Con el objeto de aumentar la velocidad de rendimiento de las prensas de moldeo por inyección, una tendencia es efectuar la extracción del parison a partir del molde de inyección a la temperatura más alta posible, aunque esto aumenta todos los aspectos críticos de manipulación del parison a causa de su considerable plasticidad y susceptibilidad para dañarse durante la transferencia a los dispositivos enfriamiento en el exterior de la prensa. Otra tendencia es efectuar el enfriamiento del parison tan rápido como sea posible, ya sea para obtener una productividad más alta y para que el material plástico del parison sea tan amorfo como sea posible. Además, de acuerdo con algunos sistemas de producción del estado de la técnica, el parison es extraído a partir del molde de inyección utilizando varios dispositivos de sujeción mecánica, por ejemplo, sujetadores mecánicos y después es transferido hacia el vaso de enfriamiento, también, tan rápido como sea posible. Si la temperatura de extracción fuera excesivamente alta, y si el parison estuviera excesivamente plastificado, este último también sería deformado por las aceleraciones mecánicas y por el impacto durante el manejo. En consecuencia, un problema que puede generarse durante esta segunda etapa de enfriamiento es que el parison se deformaría a causa de la contracción térmica o los esfuerzos mecánicos, tomando "una forma curveada, incluso con unos cuantos milímetros de desalineación entre los dos extremos del parison. Esto puede conducir a varios tipos de problemas; por ejemplo, a numerosos rechazos durante la subsiguiente operación de calentamiento del parison antes de realizar la operación de soplado. El parison es precalentado en un horno infrarrojo, las lámparas o superficies de calentamiento del cual pasan muy cerca del parison, y debido a las deformaciones excesivas del último, que golpean contra este, o también a que se calienta en un modo irregular, son generadas deformaciones adicionales. Además, las tolerancias de forma son un parámetro de acuerdo con el cual son medidas la calidad y la conflabilidad -y por lo tanto, la utilidad-de un posible sub-proveedor externo de parisons, y en general, de cualquier proceso de producción, ya sea interno o externo. Una desventaja adicional que podría ocurrir es que un parison deformado ocasiona que se tenga una tendencia a rompimientos o estallidos del parison, después de la operación de alargamiento con una barra especial en la región inferior de la parte sólida alargada, con espesores de pared no uniformes, en la subsiguiente operación del moldeo por soplado de la botella. Un método de acuerdo con una técnica actual para evitar errores geométricos es la introducción en el parison, el cual a su vez es introducido en un vaso de enfriamiento, de una portaguja o espiga de fuerza, émbolo o mandril para evitar que se presenten deformaciones o flexiones, lo cual sin embargo, conduce a la necesidad de una placa portadora adicional de espiga y también al movimiento de un miembro mecánico adicional durante el tiempo de ciclo de la máquina. Otras soluciones han sido consideradas para prolongar el enfriamiento del parison en el molde de inyección sin retrasar demasiado la velocidad de rendimiento o producción de la prensa de moldeo por inyección. Un problema que la presente invención busca resolver es la reducción o eliminación de las deformaciones que puede experimentar un parison durante el enfriamiento debido al acondicionamiento térmico, o que puede experimentar antes del enfriamiento debido al acondicionamiento térmico una vez que es completada la operación de moldeo por inyección, con un alto grado de repetición del proceso de producción. Otro propósito que la presente invención busca conseguir es simplificar los dispositivos del estado de la técnica para eliminar las deformaciones mencionadas con anterioridad, por ejemplo, sin recursos para el uso de espigas de confinación en el interior del parison en el vaso de enfriamiento . Los propósitos anteriores son conseguidos mediante un dispositivo que tiene las características de conformidad con la Reivindicación 1, y con un método que posee las características de conformidad con la Reivindicación 16. Las ventajas que son obtenidas por medio de la presente invención, además de la solución de los problemas descritos con anterioridad y debido a la simplicidad de implementación de la invención, son el hecho de permitir la extracción del parison a partir del molde de inyección a una temperatura más alta con deformaciones limitadas en el parison enfriado. Además, los vasos de enfriamiento de acuerdo con la presente invención pueden reemplazarse en las plantas ya existentes para el enfriamiento o el acondicionamiento térmico y el moldeo por soplado, sin tener que hacer otras modificaciones en la planta, a costos extremadamente contenidos y durante una operación habitual de mantenimiento extraordinario mediante un equipo de trabajo, que incluso podría no ser particularmente muy bien calificado. Algunas modalidades particulares de la invención presentadas en las reivindicaciones dependientes consideran dispositivos para la extracción del parison a partir del dispositivo de enfriamiento y/o del dispositivo de acondicionamiento térmico. Breve descripción de los dibujos Las ventajas adicionales que pueden conseguirse con la presente invención serán aparentes, para la persona experta en el sector, a partir de la siguiente descripción detallada de dos ejemplos no limitantes de modalidades particulares, con referencia a las Figuras adjuntas, de las cuales : La Figura 1 es una vista lateral esquemática del cuerpo interno de un dispositivo, o vaso de enfriamiento, para efectuar el enfriamiento y/o acondicionamiento térmico de un objeto tubular, de acuerdo con una primera modalidad de la presente invención; La Figura 1A es una vista en corte esquemático de acuerdo con el plano A-A del cuerpo interno de la Figura 1; La Figura IB es una vista esquemática en tres dimensiones del cuerpo interno de la Figura 1; La Figura 2 es una vista en corte esquemático de dos dispositivos ensamblados, de acuerdo con la modalidad de la Figura 1; La Figura 2A es una vista lateral esquemática de un primer ejemplo de parison;
La Figura 2B es una vista lateral esquemática de un segundo ejemplo de parison; La Figura 3 es una vista esquemática en tres dimensiones de los medios mecánicos para extraer los parisons de una pluralidad de vasos de enfriamiento de acuerdo con una modalidad particular de la presente invención; La Figura 3A es una vista esquemática detallada del montaje constituido de medios mecánicos para la extracción y los vasos de enfriamiento representados en la Figura 3; La Figura 4 es una vista lateral esquemática de una segunda modalidad de un dispositivo de acuerdo con la presente invención; La Figura 4A es una vista en corte esquemática de acuerdo con el plano B-B del dispositivo de la Figura 4; y La Figura 4B es una vista esquemática en tres dimensiones del manguito externo del dispositivo de la Figura 4. Descripción detallada de la invención Las Figuras 1, 1A, 2 y 2A, son representaciones esquemáticas de un detalle y del ensamble de una primera modalidad preferida de un dispositivo para el transporte, enfriamiento y/o acondicionamiento térmico de los objetos tubulares 6, en particular, parisons, de acuerdo con la presente invención. A continuación, el dispositivo es como un conjunto designado por el número de referencia uno, y en forma alterna, también es denominado como vvaso de enfriamiento" . Los vasos de enfriamiento de éste tipo, los cuales por sí mismos son bien conocidos en la técnica actual, son utilizados, por ejemplo, para completar el enfriamiento de los parisons, en el exterior del molde de inyección con el cual son producidos, de modo que sean capaces de aumentar la velocidad del rendimiento o producción de la prensa. Los parisons son extraídos a partir del molde de inyección cuando aún se encuentran relativamente calientes y en un estado en el que son más plásticos y susceptibles de ser deformados que a temperatura ambiente, aunque con una consistencia, de manera que puedan ser sujetados, manejados y movidos. El vaso en las Figuras 2 , 2A comprende un cuerpo interno 2 en el cual es externamente introducido un manguito 3 elaborado, del mismo modo que el cuerpo 2, a partir de un material que es un buen conductor térmico y de preferencia ligero, tal como el aluminio. En la superficie externa del cuerpo interno 2, se encuentran elaboradas las ranuras helicoidales 4, las cuales una vez cerradas por el manguito 3 , forman canales para un refrigerante, por ejemplo, agua o algún otro fluido adecuado. En su lado frontal, el vaso 1 tiene un extremo frontal abierto 5 diseñado de modo que permita la introducción de un parison' 6 -o al menos su porción alargada 10- que va a ser enfriado o térmicamente acondicionado, en una cavidad interna 7 elaborada en el cuerpo interno 2. El parison 6 de la Figura 2A, comprende una porción en la proximidad del extremo abierto 8 en el cual puede elaborarse, por ejemplo, la rosca de la parte superior de los hilos o rosca de la botella futura moldeada por soplado, un saliente anular para sellos de desgarramiento y para fijar orejas de rasgadura de la parte superior de la botella mencionada, y un segundo saliente anular 9, también denominado como "anillo", el cual comúnmente también tiene el propósito de hacer posible la sujeción y el movimiento de la botella moldeada por soplado en el conjunto de estaciones de procesamiento corriente abajo o en las plantas del usuario. De manera frecuente, aunque no necesariamente para los propósitos de la presente invención, el anillo también es el saliente radial máximo de la región del cuello de la botella (o de cualquier manera la región junto al extremo cerrado 8) . En general, la región roscada y la región del anillo en el parison 6 ya tienen las mismas dimensiones que las que tendrían en la botella moldeada por soplado, mientras que la porción alargada 10 y el extremo redondeado y cerrado 11 del parison 6 son de una dimensión, de tal modo que puedan dilatarse mediante el moldeo por soplado y, posiblemente, mediante el alargamiento biaxial de manera que tomen las dimensiones de la botella o recipiente terminado. Puesto que la presente invención es particularmente ventajosa con parisons de forma alargada, en lo que sigue, el término "dirección axial" o "dirección longitudinal" significa la dirección paralela hacia la dimensión más larga del parison y por "dirección radial", "dirección transversal" o "dirección lateral" significa la dirección perpendicular en la dimensión más grande y hacia el eje del parison u objeto tubular 6. A partir del estado de la técnica, ya es conocido un amplio rango de sistemas para conferir a la porción alargada 10 una forma con tolerancias aceptables, la porción alargada 10 es inicialmente introducida muy caliente y es susceptible de ser deformada con facilidad en el vaso de enfriamiento; por ejemplo, simplemente es posible dejar un juego máximo entre la pared de la porción caliente 10 que va ser expandida y la pared de la cavidad interna 7 del cuerpo interno, por ejemplo, un juego de unas cuantas décimas de milímetro en el caso de un parison que sea aproximadamente de 150 milímetros de longitud. Obviamente, este huelgo o juego será reducido a cero en las regiones de contacto entre el parison 6 y las paredes de la cavidad interna 7; es decir, el espacio o separación entre el parison y las paredes de la cavidad interna 7 varía localmente de región a región del parison 6. Este hecho limita la deformación o flexión axial de la porción 10 que es la que va a experimentar la expansión. Son numerosas las modalidades de contacto o de otra manera del extremo redondeado 11 del parison con la parte inferior 12 de la cavidad interna 7 del cuerpo interno, de acuerdo con la técnica conocida, : por ejemplo, el extremo 11 del parison caliente puede ser traído en contacto con la parte inferior 12 , o también puede ser introducido en una distancia y posiblemente también puede ser traído en contacto con la parte inferior 12 , deformándolo en varios modos o succionando todo el parison hacia la parte inferior 12. De acuerdo con ciertas soluciones de la técnica conocida, el extremo roscado del parison introducido 6 se permite que sobresalga hacia afuera del vaso 1, en particular, cuando el parison 6 sea introducido en el vaso de enfriamiento 1, teniendo que soportarlo sobre el anillo 9 u otro saliente radial del parison. En este caso, en particular con parisons como el mostrado en la Figura 2A, con una parte 13 junto al extremo abierto 8 teniendo una sección transversal cónica que es mas angosta que la parte restante 14 del bulbo, si el parison 6 no fuera restringido, por ejemplo, por una espiga introducido en el interior de éste, el extremo abierto 8, 13, si fuera enfriado demasiado rápido, frecuentemente se deformaría de manera considerable, debido a que la parte más angosta 13 no puede ser contenida por las paredes de la cavidad interna 7, y los parisons defectuosos pueden ser producidos, con dobleces acentuados en forma de codo en la proximidad del extremo abierto 8. La solicitante ha encontrado parisons aproximadamente de 150 milímetros de longitud con errores de linealidad, incluso de 2 a 3 milímetros o más entre los extremos del parison.
Otras deformaciones del parison pueden originarse a partir de las operaciones de extracción del molde de inyección y de la transferencia de este hacia los vasos de enfriamiento, la mayoría de todas porque el objetivo actual es traer la extracción hacia adelante y reducir el tiempo de enfriamiento del parison en el molde. En ciertos casos, el parison resulta de esta manera excesivamente plástico, mientras las aceleraciones, desaceleraciones e impacto durante la extracción, por ejemplo, con sujetadores mecánicos o similares, y el movimiento hacia los vasos de enfriamiento 1, también puede conducir a deformaciones que son inaceptables para el cliente o para las subsiguientes etapas de producción. De acuerdo con la presente invención, el vaso o dispositivo de enfriamiento 1 se caracteriza porque comprende los medios de contención 15, representados en la Figura 1, que son diseñados para contener y/o reducir por contacto los desplazamientos radiales del extremo abierto 8 debido a las deformaciones del parison 6, del origen o derivación térmica a partir de las operaciones previas de manejo. En la modalidad preferida, que se representa en las Figuras 1, 1A, 2, los medios de contención 15 consisten, de manera básica, de una porción tubular con hendiduras laterales pasantes, para así obtener un par de prolongaciones en la parte frontal 5 del cuerpo interno 2, de preferencia, en una posición que es simétrica con respecto a un plano meridiano del vaso 1, las hendiduras se extienden en la dirección longitudinal del vaso. Sin apartarse del alcance de la presente invención, las prolongaciones frontales que proporcionan los medios de contención 15 pueden ser sólo una, la cual incluye el extremo abierto del parison 6 con un ángulo de envolvimiento suficiente, o también pueden ser un numero mayor que dos. Esto es obtenido produciendo una cantidad adecuada de hendiduras o rendijas pasantes en la pared de la porción tubular. Las dos prolongaciones 15 son conformadas de modo que definan, en la parte interior del vaso, las superficies laterales de soporte 16, contra las cuales puede apoyarse el extremo abierto 8 del parison 6 en posición lateral, es decir, en la dirección radial, seguido en base a su deformación. En el ejemplo de la Figura 2A, cada prolongación 15 define un sector de una superficie sustancialmente cilindrica, contra la cual el borde anular del collarín o anillo 9 (es decir, la parte del extremo abierto 8 del parison que presenta el saliente radial máximo) , o alguna otra región elegida del parison, que viene a apoyar, experimenta deformación a causa de la contracción térmica. La forma de la cavidad interna 7 y de las superficies de soporte lateral 16, o también de ambas de éstas, son definidas, comenzando a partir de la geometría del parison 6, de tal modo que se adapten entre sí. La superficie o superficies de soporte 16 son conformadas y tienen una dimensión de modo que, entre la superficie o superficies y la sección que soporta el parison, elegidas para contacto, se ajusta al menos una separación radial mínima, o también una interferencia radial máxima del valor previamente ajustado. La separación radial mínima, o la interferencia máxima, pueden calcularse con referencia a las dimensiones del parison 6 de dimensiones y geometría nominales, o, de manera equivalente, de un parison 6 en la temperatura de extracción del molde de inyección, por ejemplo, unas cuantas décimas de milímetros de separación radial entre el borde del anillo y la correspondiente superficie cilindrica de contacto 16 elaborada sobre las prolongaciones 15. En este caso, de manera ventajosa, puede introducirse un parison 6, trayendo su parte inferior 11 para apoyarse sobre la parte inferior 12 de la cavidad 7, y gracias a la superficie o superficies cilindricas 16, el anillo 9 será contenido en posición lateral, aunque es libre de deslizarse en dirección longitudinal debido a la contracción térmica provocada por el enfriamiento. En forma alterna, la superficie o superficies de contacto 16 pueden ser sectores de una superficie ensanchada o pueden tener la forma de un cono truncado que abre hacia la parte exterior del vaso 1, con el fin de permitir la reducción térmica del diámetro, por ejemplo, del anillo 9 u otra región de contacto del extremo abierto 8. El dispositivo como se definió con anterioridad hace que sea posible, una vez introducido en la cavidad interna 7, el enderezamiento de un parison 6 que ya está deformado por el calor como resultado de una manipulación automática previa, por ejemplo al transportarlo desde el molde de inyección hacia el vaso de enfriamiento. La superficie que se encuentra por encima de la superficie cilindrica 16 (Figura 2) puede formar ventajosamente, por ejemplo- en función del radio entre el diámetro de la parte alargada del parison y el diámetro externo del anillo- un ensanchamiento amplio que abre hacia afuera de modo que constituya una entrada para los parison que son introducidos en la cavidad 7. De manera ventajosa, por ejemplo, al aspirar el aire en el interior de la cavidad interna 7 a través del canal 18 abierto en la parte inferior 12 de la cavidad, se produce una presión negativa para aumentar la velocidad de intercambio térmico entre el parison 6 y el cuerpo interno enfriado 2 , a pesar de la separación existente en algunas regiones entre el parison y las paredes de la cavidad interna 7. En forma inicial, cuando el material del parison 6 aún es considerablemente plástico, la presión negativa también deforma las paredes de la porción alargada 10, provocando que estas se adhieran a las paredes de la cavidad interna 7. Las Figuras 3 y 3.A son representaciones esquemáticas de un aspecto adicional de la modalidad preferida de la Figura 1. De acuerdo con la técnica anterior, se fijan hileras de una cantidad de vasos de enfriamiento 1 en una placa u otro tipo de soporte, la cual puede moverse, por ejemplo, mediante un brazo de rotación. El número de referencia 18 designa como una totalidad los medios mecánicos para extraer los parisons a partir de las cavidades internas 7 de los vasos. Los medios mecánicos 18 comprenden un número de barras de extracción 19 que se mueven en una dirección longitudinal con respecto a los vasos 1 y son accionadas por un sistema de palancas y por cilindros hidráulicos. Cada barra de extracción 19 comprende una pluralidad de agujeros o regiones de corte 20, a través de las cuales puede pasar la sección transversal de uno o más vasos 1. Presentes en los bordes de las secciones de corte 20 se encuentran dos dientes 21, o algún otro tipo similar de salientes radiales, los cuales son prolongados en el interior de los vasos 1 a través de las hendiduras longitudinales 22 que separan las dos prolongaciones longitudinales 15 entre si y las cuales, cuando las barras 19 se encuentran en la posición baja, son introducidas debajo de una región en donde se encuentra una expansión radial de la sección transversal del extremo 8 de un parison, por ejemplo, debajo del anillo 9. Cuando es accionado un cilindro hidráulico, la correspondiente barra de extracción 19 es elevada, trasladándola en paralelo a sí misma a lo largo del eje de los vasos 1. Los pares de dientes 21 se deslizan en las hendiduras 22 que son soportadas sobre los anillos 9, u otras regiones de expansión radial de las secciones 8 de los parisons, y extraen una hilera de parisons 6 a partir de los correspondientes vasos 1. Los saliente radiales 21 también pueden tener distintas formas, incluso formas que no son semejantes a dientes, con la condición de que tenga la capacidad de extraer los parisons 6 de los vasos 1. Las Figuras 4 , 4A y 4B se refieren a una segunda modalidad preferida de la presente invención, en la cual es obtenida la porción tubular que forma un par de prolongaciones 15 como una prolongación del manguito externo 3 en lugar del cuerpo interno 2. El criterio de dimensión de la cavidad interna 7 del cuerpo interno 2 , y la determinación de las separaciones o espacios y del juego entre la porción 10 del parison, es decir, la expansión que experimenta y el extremo abierto 8 y entre las paredes de la cavidad 7 y las superficies de soporte 16 son similares a la modalidad preferida descrita con anterioridad. Esta segunda modalidad es más simple de producir y puede montarse en un cuerpo interno pre-existente que no es proporcionado con las prolongaciones 15. Además, puede obtenerse un "cambio de formato" en un modo más simple, en el sentido que, si se cambia el manguito externo 3, un cuerpo interno 2 puede alojar por ejemplo, tanto un parison 6 para botellas con anillos estandarizados teniendo un diámetro externo de 28 milímetros del tipo que se ilustra en la Figura 2A, como un parison con un anillo teniendo un diámetro externo estandarizado de 38 milímetros del tipo que se ilustra en la Figura 2B. Sin apartarse del alcance de la presente invención, los dispositivos descritos con anterioridad pueden experimentar numerosas modificaciones. Por ejemplo, además de experimentar modificaciones que se encuentran dentro del alcance de una persona experta en el sector, los dispositivos pueden encontrar aplicación en el acondicionamiento térmico de parisons para recipientes u objetos moldeados elaborados de materiales distintos del polietileno, tereftalato, tal como HDPE, PP y PE. Se hace constar que con relación a esta fecha el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.