BR112013014983B1 - Dispositivo aquecedor e processo para aquecimento de um came - Google Patents

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Description

(54) Título: DISPOSITIVO AQUECEDOR E PROCESSO PARA AQUECIMENTO DE UM CAME (51) Int.CI.: C21D 1/42; C21D 9/30; F27D 11/06; H05B 6/10 (30) Prioridade Unionista: 15/12/2010 DE 10 2010 063 142.6, 22/02/2011 DE 10 2011 004 530.9 (73) Titular(es): MAHLE INTERNATIONAL GMBH (72) Inventor(es): CHRISTOPH BEERENS; ANTONIO MENONNA; ALMIR ZAHIROVIC (85) Data do Início da Fase Nacional: 14/06/2013
1/8
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para DISPOSITIVO AQUECEDOR E PROCESSO PARA AQUECIMENTO DE UM CAME.
[001] A presente invenção refere-se a um dispositivo aquecedor para o aquecimento de ao menos módulos descentrados e ocos. A invenção abrange, além disso, um método para aquecer um came com um dispositivo de aquecimento desta espécie, como preparo para um posterior processo de junção.
[002] A junção térmica de cames em árvores de cames é um processo de produção bastante conhecido e aprovado desde longa data, o qual, em virtude da geometria descentradas dos cames, sempre resultam em dificuldades. Especialmente no caso de um aquecimento indutivo dos cames, estes se aquecem em áreas finas, ou seja, por exemplo, na área de um círculo básico, de uma forma nitidamente mais rápida e nitidamente mais intensa do que na região da altura máxima do came, o que poderia resultar em um ponto de junção descentrado e em um estiramento parcialmente grande do came aquecido. Desta maneira, foram sempre as temperaturas mais altas, ou seja, alargamento maiores no círculo básico, que ocasionavam uma queda na dureza desta espécie, o que no caso de durezas, ou seja, temperas, mais elevadas no came final conseguiu ocasionar problemas. Nos cames trata-se, como é conhecido, de componentes assimétricos que podiam ser aquecidos com bobinas simétricas, já conhecidos até agora do estado da técnica, como dispositivos aquecedores, porém, apenas de uma maneira irregular, isto é, aquecimento irregular. Alternativamente, em um came respectivo foi possível introduzir bobinas de modelagem assimétricas e ajustadas, as quais, todavia, são dispendiosas.
[003] A presente invenção se preocupa com o problema de propor um conjunto de aquecimento de especialmente módulos descenPetição 870180046171, de 30/05/2018, pág. 4/19
2/8 trados e ocos, por exemplo, cames, com o qual podem ser evitadas as desvantagens conhecidas do estado da técnica.
[004] De acordo com a invenção, este problema será solucionado pelos objetos das reivindicações independentes. Modalidades vantajosas são o objeto das reivindicações dependentes.
[005] A presente invenção baseia-se na ideia geral de aquecer módulo assimétricos, dependentes de espessura e, portanto, prover o seu aquecimento uniforme, sendo que, um dispositivo aquecedor para aquecer os módulos ocos descentrados, como por exemplo, cames, é provido com uma bobina de indução interna e/ou uma bobina de indução externa, envolvendo o módulo a ser aquecido, e sendo que, naquelas regiões do módulo a serem aquecidas, e que se aquecem mais rapidamente do que as demais regiões, por exemplo, por serem mais finas, entre a bobina de indução interna/externa e da peça a ser aquecida será posicionado ao menos um elemento que na operação do dispositivo aquecedor influencia o campo magnético em formação, e/ou naquelas regiões do componente a ser aquecido, que se aquecem mais lentamente do que as demais regiões, por exemplo, por serem mais grossas, dentro da bobina de indução interna e/ou fora da bobina de indução externa é posicionado um elemento deste tipo, o qual, enfraquece ou reforça o campo magnético nesta área, possibilitando assim um aquecimento uniforme do componente descentrado. Assim sendo, podem ser previstos alternativamente uma bobina de indução interna ou uma bobina de indução externa ou acumulativamente, tanto uma bobina interna quanto também uma bobina de indução externa, sendo que, entre as bobinas internas e externas e/ou dentro da bobina de indução interna e/ou fora da bobina de indução externa, pode estar integrado ao menos um elemento (elemento de blindagem /reforço). Com ao menos um elemento podem ser blindadas as regiões que se aquecem mais rapidamente ou o campo magnético
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3/8 nas regiões que se aquecem mais lentamente poderá ser reforçado e desta maneira poderá ser conseguido um aquecimento especialmente uniforme do módulo. Vinculado com o simultâneo aquecimento do módulo, ou seja, por exemplo, do came, poderá ser alcançado um ponto de junção redondo na junção térmica posterior com a árvore de cames, com o que pode ser aprimorada a qualidade da junção térmica. Além disso, o módulo a ser aquecido ao todo será menos aquecido, especialmente nas regiões blindadas, o que, por exemplo, nos módulos conformados como cames, o que resulta em um efeito de partida nitidamente menor e, portanto, queda na dureza. Com o dispositivo de aquecimento de acordo com a invenção é, portanto, possível um aquecimento uniforme preferencialmente completo do came independentemente de suas regiões. A grande vantagem do dispositivo de aquecimento de acordo com a presente invenção reside especialmente em que não são necessárias bobinas de moldagem complexas e dispendiosas, mas que podem ser usadas bobinas de indução de enrolamento simples.
[006] Em uma modalidade vantajosa da solução de acordo com invenção, ao menos um elemento, pode ser reajustado especialmente de forma elétrica, pneumática ou hidráulica. Um elemento de reajuste desta espécie facilita por um lado o processo do aquecimento, porque, por exemplo, somente após a introdução do módulo a ser aquecido é colocado dentro do dispositivo na sua posição. Ao mesmo tempo também pode-se imaginar que o elemento está de tal modo conformado que durante o processo do aquecimento pode ser reajustado, com o que durante o aquecimento poderá ser feita uma influenciação individual para o processo de aquecimento pelo reajuste do elemento e, portanto, pode se influenciar uma distribuição da temperatura dentro do módulo a ser aquecido.
[007] Convenientemente, o elemento consiste de cobre, de aluPetição 870180046171, de 30/05/2018, pág. 6/19
4/8 mínio ou de um plástico com componentes de ferro macio embutidos. O cobre e o alumínio são materiais de boa condutibilidade tanto térmica como também elétrica, sendo que, naturalmente também podem ser usados outros materiais também de condutibilidade térmica e elétrica boa, para a utilização no elemento. Para a solução com o plástico são considerados especialmente plásticos de alto potencial termoplástico com um enchimento homogêneo de partículas de ferro macio, por meio dos quais, é viável a blindagem local e a concentração local de campos magnéticos. Esses plásticos ferromagnético podem especialmente ser empregados em faixas de frequência de 3KHz até 3MHz e no caso de permeabilidades magnéticas entre 7 e 120 mp. Baseado na distribuição homogênea das partículas de ferro macio na matriz plástica, além disso, serão alcançadas preferencialmente propriedades magnéticas isotrópicas.
[008] Em outra modalidade vantajosa da solução de acordo com a invenção, a bobina de indução externa e/ou a bobina de indução interna estão embutidos em uma massa fundida, sendo que, a bobina de indução externa, a bobina de indução interna, especialmente as massas de fundição pertencentes e/ou ao menos um elemento, são arrefecidos. O arrefecimento individual de módulos individuais do dispositivo aquecedor da invenção possibilita um controle de acordo com as necessidades, com o que pode ser especialmente também influenciada individualmente a temperatura do módulo a ser aquecido. Ao mesmo tempo componentes de tal modo arrefecidos viabilizam um processo de aquecimento uniforme, independente do número dos módulos a serem aquecidos, com o que pode ser conseguida uma produção continuamente de alta qualidade.
[009] Outras características e vantagens importantes de invenção resultam nas revindicações dependentes, dos desenhos e da descrição respectiva das figuras, baseado nos desenhos.
Petição 870180046171, de 30/05/2018, pág. 7/19
5/8 [0010] Compreende-se que as características acima mencionadas e que em seguida ainda serão explicadas não somente podem ser empregados na respectiva combinação indicada, mas também podem ser usadas em outras combinações ou isoladamente, sem abandonar o contexto da presente invenção.
[0011] Exemplos de execução preferidos da invenção são apresentados nos desenhos e serão explicados mais detalhadamente na descrição seguinte, sendo que, sinais de referencia iguais se referem a módulos idênticos, similares ou de funcionamento idêntico.
[0012] As figuras mostram esquematicamente:
[0013] Fig. 1 um dispositivo de aquecimento de acordo com a invenção para aquecer módulos especialmente descentrados, ocos, [0014] Fig. 2a came aquecido pelo dispositivo aquecedor da invenção, [0015] Fig. 2b came aquecido através de um dispositivo aquecedor convencional.
[0016] De acordo com a figura 1, um dispositivo aquecedor 1 de acordo com a invenção para o aquecimento de módulos 2 assimétricos, especialmente descentrados, redondos, como por exemplo, um came, apresenta pelo menos uma bobina de indução 3 interna que atravessa o módulo 2 a ser aquecido, e/ou possui uma bobina de indução 4 externa que envolve o módulo 2 a ser aquecido. Adicionalmente, o dispositivo aquecedor da invenção 1 apresenta pelo menos um elemento 5que está posicionado em regiões do módulo 2 a serem aquecidas que se aquecem mais rapidamente do que as demais regiões, por exemplo, por serem mais finas, encontrando-se assim posicionado entre a respectiva bobina de indução 3, 4 e o módulo 2 a ser aquecido. Ao menos um elemento 5, de acordo com a invenção, está posicionado entre a bobina de indução interna/externa 3, 4 o módulo 2, quando enfraquece nesta região o campo magnético que é gerado enPetição 870180046171, de 30/05/2018, pág. 8/19
6/8 tre a bobina de indução interna 3 e/ou a bobina de indução externa 4 durante a operação do dispositivo aquecedor. Desta maneira torna-se possível um aquecimento comparadamente uniforme do módulo 2, ou seja, por exemplo, do came, com o que pode ser alcançada uma junção especialmente uniforme com reduzido estiramento no módulo 2 a ser aquecido.
[0017] Em caráter adicional ou alternativo, um elemento 5' na a operação do dispositivo aquecedor 1 é formado em regiões do módulo 2 a ser aquecido, que se aquecem mais lentamente do que as demais regiões, por exemplo, por serem mais grossas, poderá ser posicionado dentro da bobina de indução interna 3 e/ou fora da bobina de indução 4 externa, reforçando desta maneira o campo magnético nesta região, com o que também pode ser conseguido um aquecimento comparadamente uniforme. O elemento 5' age, portanto, como um concentrador que reforça o campo magnético nesta área e, portanto, força o aquecimento.
[0018] Conforme já mencionado, o módulo 2 a ser aquecido, pode ser, por exemplo, um came, para uma árvore de cames, sendo que, de acordo com a figura 1, a bobina de indução externa 4 está embutida em uma massa fundida 6. Da mesma maneira naturalmente pode também estar embutida a bobina de indução interna 3 em uma massa de fundição deste tipo. Adicionalmente pode se imaginar que a bobina de indução externa 4, a bobina de indução interna 3, especialmente suas massas de fundição 6, e/ou ao menos um elemento 5,5' podem ser arrefecidos.
[0019] Para influenciar individualmente o processo do aquecimento, ao menos um elemento 5,5' pode ser adicionalmente reposicionado, por exemplo, em forma elétrico-pneumática ou hidráulica. Como se pode depreender da fig. 1, o elemento 5 de acordo com a invenção apresenta um formato de uma canaleta que blinda desta forma espePetição 870180046171, de 30/05/2018, pág. 9/19
7/8 cialmente um circulo básico 7 (ver fig. 2a, b) do módulo 2 a ser aquecido. O elemento 5,5' pode ser conformado, por exemplo, de cobre ou de alumínio, porém, em todos os casos deverá apresentar uma boa condutibilidade térmica e elétrica. De uma maneira geral, o elemento 5,5' também pode ser conformado de um plástico com componente de ferro macio embutidos, sendo que, aqui são considerados especialmente plásticos de alta potencia termoplástico, com uma carga homogênea com partículas de ferro macio, por meio dos quais, torna-se possível a blindagem localizada ou as concentrações localizadas dos campos magnéticos. Estes plásticos ferromagnéticos podem ser empregados em outras áreas de frequência e de permeabilidades magnéticas e em virtude da distribuição homogênea das partículas de ferro macio na matriz de plástico possuem, além disso, propriedades magnéticas isotrópicas. Os plásticos mencionados podem ser produzidos não somente a custo vantajoso, porém, podem ser produzidos de maneira fácil, especialmente com liberação de aparas, não sendo necessário o polimento posterior e podem ser fundido/injetado com formas correspondentes quase aleatórias.
[0020] Ao observar a fig. 2a, comparando-a com a fig. 2b, pode se reconhecer que na fig. 2a se pode observar uma diferença de temperatura nitidamente menor pela circunferência do módulo 2 a ser aquecido, aqui conformado como came. Na fig. 2b, por exemplo, uma saliência de came 8 apresenta uma temperatura nitidamente menor do que o circuito básico 7, com o que, resultam um estiramento nitidamente maior. Para poder aumentar a saliência de came 8 de acordo com a fig. 2b para o nível da temperatura de acordo com a fig. 2a, o circuito básico 7 teria de ser nitidamente aquecido em maior extensão, com o que, resultaria simultaneamente, contudo, uma partida e, portanto, uma queda de tempera indesejada.
[0021] Com o dispositivo de aquecimento 1 de acordo com a inPetição 870180046171, de 30/05/2018, pág. 10/19
8/8 venção, poderá ser aquecido um came comparadamente de modo uniforme, isto é, de uma maneira idêntica, com o que, especialmente, será simplificado e aprimorado um posterior processo de junção com a árvore de cames não apresentado, mais de qualquer maneira poderá ser evitado uma queda na tempera, ou seja, dureza, indesejada no circuito básico 7 por um aquecimento excessivo. O elemento 5,5' que está conformado, por exemplo, como chapa de blindagem/reforço, faz a blindagem do corpo básico 7 e/ou reforça o campo magnético na área de saliência de cames 8, de maneira que o circuito básico 7 por conseguinte se aquece com menor intensidade e a saliência do came 8 se aquece com intensidade nitidamente maior. O aquecimento uniforme do came pode, por exemplo, ser visualizado através de uma imagem de tempera correspondente ou tintas originais correspondentes.
[0022] Com os elementos 5,5' de acordo com a invenção pode-se, portanto, blindar ou reforçar o campo magnético que produz o aquecimento, com o que, o processo do aquecimento pode ser precisamente controlado, sendo viabilizada uma junção especialmente de alta qualidade de cames em uma árvore de cames. Além disso, é de especial vantagem que o dispositivo aquecedor 1, através de um uso simples de diferentes elementos 5,5', possa ser adequado facilmente a geometrias de módulos que se modificam em relação a módulos 2 ocos a serem aquecidos, como, por exemplo, cames, sem que fosse necessário fazer alguma alteração nas bobinas de indução 3,4.
Petição 870180046171, de 30/05/2018, pág. 11/19
1/3

Claims (9)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Dispositivo aquecedor (1) para o aquecimento especialmente de módulos (2) descentrados e ocos com
    - pelo menos uma bobina de indução (3) interna que transfixa o módulo (2) a ser aquecido e/ou uma bobina de indução externa (4) que circunda o módulo (2) a ser aquecido, caracterizado pelo fato de que,
    - pelo menos um elemento (5,5') que influencia o campo magnético que se forma entre a bobina de indução (3,4) interna e externa durante a operação do dispositivo aquecedor (1), elemento (5,5') que,
    - está posicionado nas regiões do módulo (2) a serem aquecidas, as quais aquecem mais rapidamente do que as demais regiões, por exemplo, por serem mais finas, entre a bobina de indução interna e externa (3,4) enfraquecendo, desta maneira, o campo magnético nesta região, e/ou,
    - está posicionado nas regiões do módulo (2) a serem aquecidas, as quais aquecem mais lentamente do que as demais regiões, por exemplo, por serem mais grossas, no interior da bobina de indução interna (3) e/ou no exterior da bobina externa (4), e assim reforçando o campo magnético nessa região, no qual comparativamente pode ser conseguido um aquecimento uniforme.
  2. 2. Dispositivo aquecedor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o módulo (2) a ser aquecido é um came para uma árvore de cames.
  3. 3. Dispositivo aquecedor de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a bobina de indução (4) externa e/ou a bobina de indução interna (3) estão embutidas em uma massa de fundição (6).
  4. 4. Dispositivo aquecedor de acordo com a reivindicação 3,
    Petição 870180046171, de 30/05/2018, pág. 12/19
    2/3 caracterizado pelo fato de que a bobina de indução externa (4), a bobina de indução interna (3), especialmente a massa de fundição (6) ou ao menos um elemento (5,5'), são arrefecidos.
  5. 5. Dispositivo aquecedor de acordo com uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de que, ao menos um elemento (5,5'), pode ser regulado, especialmente de forma elétrica, pneumática ou hidráulica.
  6. 6. Dispositivo aquecedor de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de que, ao menos um elemento (5,5') apresenta um formato acanalado ou em forma de grampo.
  7. 7. Dispositivo aquecedor de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de que, ao menos um elemento (5,5') é formado de cobre ou alumínio ou de um plástico com peças de ferro macio embutidas.
  8. 8. Processo para aquecimento de um came como um preparo para um posterior processo de junção, com um dispositivo aquecedor (1) como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes, no qual,
    - o came a ser aquecido será enfiado e/ou circundado por uma bobina de indução externa (4), caracterizado pelo fato de que,
    - pelo menos um elemento (5), que durante a operação do dispositivo aquecedor (1) influencia um campo magnético formado, será posicionado na região de um círculo básico do came entre a bobina de indução (3,4) interna/externa e do came, e/ou
    - pelo menos um elemento (5') que na operação do dispositivo aquecedor (1) influencia o campo magnético formado, será posicionado na região de uma saliência de came (8) dentro da bobina de indução interna (3) e/ou fora da bobina de indução (4),
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    3/3
    - sendo energizados a bobina de indução interna e/ou externa (3,4), e desta maneira é gerado um campo magnético que aquece o came, sendo que, o campo magnético, na região do referido elemento (5,5'), pelo mesmo será enfraquecido ou reforçado, de maneira que se alcança um aquecimento do came comparadamente uniforme.
  9. 9. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o came aquecido será retirado do dispositivo aquecedor (1) e será enfiado sobre a árvore de cames.
    Petição 870180046171, de 30/05/2018, pág. 14/19
    1/1
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