BR112014009546B1

BR112014009546B1 - Célula de têmpera, e, processo de têmpera sob gás de uma carga em uma célula de têmpera

Info

Publication number: BR112014009546B1
Application number: BR112014009546-9A
Authority: BR
Inventors: Tissot Gérard
Original assignee: Ecm Technologies
Priority date: 2011-10-21
Filing date: 2012-10-18
Publication date: 2018-06-26
Also published as: EP2768990B1; MX2014004502A; FR2981665B1; US20140284851A1; WO2013057431A1; BR112014009546A2; MX356336B; US9365909B2; FR2981665A1; EP2768990A1; KR20140098085A; CN104011229B; JP6147261B2; CN104011229A; KR102060674B1; JP2014534343A

Description

(54) Título: CÉLULA DE TÊMPERA, E, PROCESSO DE TÊMPERA SOB GÁS DE UMA CARGA EM UMA CÉLULA DE TÊMPERA (51) Int.CI.: C21D 1/62; C21D 1/767; F27D 7/04; F27D 9/00 (30) Prioridade Unionista: 21/10/2011 FR 11/59543 (73) Titular(es): ECM TECHNOLOGIES (72) Inventor(es): GÉRARD TISSOT / 16 “CÉLULA DE TÊMPERA, E, PROCESSO DE TÊMPERA SOB GÁS DE UMA CARGA EM UMA CÉLULA DE TÊMPERA”

Domínio da invenção [0001] A presente invenção se refere a uma célula de têmpera de peças, por exemplo, de peças de aço.

Exposição da técnica anterior [0002] A têmpera corresponde a um resfriamento brusco de uma peça, igualmente chamada carga, que foi aquecida além de uma temperatura de modificação da estrutura da peça para obter uma fase específica que não é normalmente estável senão a alta temperatura. Para certos materiais, notadamente certos metais, a têmpera permite manter à temperatura ambiente, a fase específica que tem propriedades físicas vantajosas. Para outros materiais, notadamente certos aços, a têmpera pode permitir transformar a fase específica em uma fase metaestável que tem propriedades físicas vantajosas. A fase específica a quente é neste caso a austenita, obtida aquecendo as peças de aço entre 750°C e 1000°C e a fase metaestável é a martensita. A operação de têmpera deve ser relativamente rápida e uniforme para que a totalidade da austenita se transforme em martensita sem formação de outras fases de aço de tipo perlita ou bainita que têm as propriedades de dureza inferiores à martensita.

[0003] No caso de uma têmpera por líquido, a peça previamente aquecida é, por exemplo, colocada em um tanque de têmpera cheio de um líquido de têmpera, por exemplo o óleo, agitado durante o resfriamento.

[0004] A têmpera pode igualmente ser realizada pela passagem de um gás de têmpera em tomo da peça a resfriar. A têmpera sob gás é geralmente realizada dispondo peças a temperar em uma célula de têmpera compreendendo um recinto fechado hermeticamente e fazendo circular um gás de têmpera no recinto. Os processos de têmpera sob gás apresentam de inúmeros interesses em relação a processos de têmpera por líquido,

2/16 notadamente o fato de que as peças tratadas saem secas e limpas.

[0005] A têmpera sob gás de peças em aço tendo sofrido previamente um tratamento térmico (aquecimento antes de temperar, recozimento, revenimento...) ou termoquímico (cementação, carbonitretação...) é geralmente realizada com um gás sob pressão, de modo geral entre 0.4 e 2.0 mPa. O gás de têmpera é, por exemplo, o nitrogênio, o argônio, o hélio, o dióxido de carbono ou uma mistura destes gases.

[0006] Uma célula de têmpera compreende geralmente pelo menos um motor, geralmente um motor elétrico ou hidráulico, rotando um elemento de agitação, por exemplo, uma hélice, adaptado para por em circulação o gás de têmpera na célula de têmpera. Para obter um resfriamento rápido das peças introduzidas na célula de têmpera, faz-se habitualmente circular o gás de têmpera ao nível das peças a resfriar a uma velocidade elevada pela totalidade da operação de têmpera.

[0007] Para certos tipos de peças, por exemplo, quando as peças são maciças, pode ser difícil obter um resfriamento uniforme das peças se o gás de têmpera circula na célula de têmpera no mesmo sentido durante toda a operação de têmpera e atinge, pois as peças a tratar sempre do mesmo modo. Neste caso, é desejável poder inverter rapidamente o sentido de circulação do gás de têmpera ao nível das peças a resfriar para melhorar a uniformidade do resfriamento.

[0008] . Uma possibilidade para inverter o sentido de circulação do gás de têmpera é utilizar um elemento de agitação cujo o sentido de rotação impõe o sentido de circulação do gás de têmpera. A inversão do sentido de circulação do gás de têmpera é então invertendo o sentido de rotação do elemento de agitação. Com este fim, pode-se utilizar, para acionar em rotação o elemento de agitação, um motor elétrico ou hidráulico cujo sentido de rotação pode ser inverso. Uma outra possibilidade é prever um sistema de transmissão entre o motor e o elemento de agitação permitindo inverter o

3/16 sentido de rotação de o elemento de agitação. Todavia, pode ser difícil inverter o sentido de rotação de um motor elétrico ou hidráulico ou fazer funcionar uma transmissão em um prazo curto. A inversão do sentido de circulação do gás de têmpera ao nível das peças a resfriar pode então ser superior a dez segundos.

[0009] O documento US 2003/0175130 descreve uma célula de têmpera em que o elemento de agitação compreende impulsores centrífugos que giram sempre no mesmo sentido. A célula compreende, ainda, um sistema de inversão do sentido de circulação do gás de têmpera ao nível das peças a resfriar empregando abas móveis.

[00010] Um inconveniente de uma tal célula de têmpera é que, para permitir a inversão do sentido de circulação do gás de têmpera ao nível das peças a resfriar, o gás de têmpera é expulso radialmente sobre a totalidade da periferia dos impulsores diretamente no recinto. Qualquer que seja o sentido de circulação do gás de têmpera, uma parte do gás de têmpera expulso pelos impulsores é bloqueada pelas abas e perde uma parte considerável de sua energia cinética antes de ser recuperado no fluxo global do gás de têmpera. O rendimento energético da célula de têmpera, correspondente, por exemplo, à relação entre energia introduzida para o acionamento dos impulsores por uma duração dada e a energia térmica subtraída à carga pelo gás de têmpera por esta mesma duração, pode então ser baixo.

Sumário [00011] Um objeto de um modo de realização da presente invenção é obter uma célula de têmpera que tem um rendimento energético melhorado enquanto permite a inversão rápida do sentido de circulação do gás de têmpera ao nível das peças a resfriar.

[00012] Um outro objeto de um modo de realização da presente invenção é obter uma célula de têmpera tendo um volume reduzido.

[00013] Assim, um modo de realização da presente invenção prevê

4/16 uma célula de têmpera sob gás de uma carga. A célula compreende um impulsor centrífugo ou de fluxo misto compreendendo uma abertura de admissão de gás e aberturas de descarga de gás. O impulsor é rotado por um motor para provocar um escoamento do gás entre a carga e um trocador de calor. A célula de têmpera compreende primeira e segunda semivolutas móveis. Em uma primeira posição, a primeira semivoluta guia o gás descarregado por uma primeira parte das aberturas de descarga e a segunda semivoluta obtura uma primeira porção da abertura de admissão. Em uma segunda posição, uma dentre a primeira ou a segunda semivoluta guia o gás descarregado por uma segunda parte, diferente da primeira parte, das aberturas de descarga e a outra dentre a primeira ou segunda semivoluta obtura uma segunda porção da abertura de admissão.

[00014] De acordo com um modo de realização da presente invenção, a célula de têmpera compreende um atuador deslocando as primeira e segunda semivolutas em translação em relação ao impulsor.

[00015] De acordo com um modo de realização da presente invenção, a célula de têmpera compreende um atuador deslocando as primeira e segunda semivolutas em rotação em relação ao eixo do impulsor.

[00016] De acordo com um modo de realização da presente invenção, a célula de têmpera compreende, ainda, um recinto contendo o impulsor, a carga e o trocador de calor; um painel situado entre o impulsor e a carga; e uma placa conectando o recinto ao painel e circundando o impulsor, as primeira e segunda semivolutas sendo dispostas de um lado e de outro da placa.

[00017] De acordo com um modo de realização da presente invenção, a célula de têmpera compreende uma parede cilíndrica em contato com o painel e, na primeira posição, a segunda semivoluta se estende entre o impulsor e a parede cilíndrica e, na segunda posição, a primeira semivoluta se estende entre o impulsor e a parede cilíndrica.

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4 [00018] De acordo com um modo de realização da presente invenção, o atuador compreende uma rosca sem fim e um porca fixada à primeira semivoluta e cooperando com a rosca sem fim.

[00019] De acordo com um modo de realização da presente invenção, a célula de têmpera compreende um impulsor centrífugo ou de fluxo misto suplementar, o impulsor e o impulsor suplementar sendo dispostos de um lado e de outro da carga, a célula compreendendo, ainda, terceira e quarta semivolutas suplementares móveis. Na primeira posição, a terceira semivoluta guia o gás descarregado por uma primeira parte das aberturas de descarga do impulsor suplementar e a quarta semivoluta obtura uma primeira porção da abertura de admissão do impulsor suplementar. Na segunda posição, uma dentre a terceira ou quarta semivoluta guia o gás descarregado por uma segunda parte das aberturas de descarga do impulsor suplementar, diferente da primeira parte das aberturas de descarga do impulsor suplementar, e a outra dentre a terceira ou a quarta semivoluta obtura uma segunda porção da abertura de admissão do impulsor suplementar.

[00020] De acordo com um modo de realização da presente invenção, o impulsor é um impulsor de fluxo misto.

[00021] Um outro modo de realização da presente invenção prevê um processo de têmpera sob gás de uma carga em uma célula de têmpera tal como descrita precedentemente. O processo compreende as etapas seguintes:

deslocar as primeira e segunda semivolutas na primeira posição, o gás se escoando ao nível da carga em um primeiro sentido de circulação; e deslocar as primeira e segunda semivolutas na segunda posição, o gás se escoando ao nível da carga em um segundo sentido de circulação oposto ao primeiro sentido de circulação.

Breve descrição dos desenhos [00022] Estes objetos, características e vantagens, assim como outros

6/16 serão expostos em detalhe na descrição seguinte de modos de realização particulares dada a título não limitativo em relação com as Figuras anexas dentre as quais:

as Figuras 1 e 2 são vistas laterais esquemáticas de um modo de realização de uma célula de têmpera com duas etapas de funcionamento;

a Figura 3 é uma vista em perspectiva de um exemplo de realização de um impulsor de fluxo misto;

a Figura 4 é uma seção esquemática de certos elementos da célula de têmpera da Figura 1; e as Figuras 5 e 6 são vistas em perspectiva mais detalhadas de certos elementos da célula de têmpera da Figura 1.

Descrição detalhada [00023] Mesmos elementos foram designados pelas mesmas referências nas diferentes Figuras. Além disso, somente as etapas e os elementos necessários à compreensão do modo de realização da célula de têmpera e do processo de têmpera foram representados e descritos. Além disso, os adjetivos inferior, superior, abaixo e acima e os substantivos baixo e alto são utilizados em relação a uma direção de referência que, no modo de realização de célula de têmpera descrito na sequência é a direção vertical. Todavia, a direção de referência poderia ser inclinada em relação à vertical e poderia, por exemplo, ser horizontal.

[00024] As Figuras 1 e 2 representam vistas laterais esquemáticas de um modo de realização de uma célula de têmpera de acordo com a invenção com duas etapas de funcionamento de um processo de têmpera.

[00025] A célula 5 comporta um recinto 10 tendo, por exemplo, a forma geral de um cilindro com eixo D horizontal. A título de exemplo, o diâmetro interna do recinto 10 pode ser da ordem de 1 metro. A título de variante, o recinto 10 pode ter uma forma geral paralelepipédica. O recinto 10 repousa sobre um suporte 12. A célula 5 é fechada em uma extremidade /16 enquanto que a outra extremidade compreende um sistema de porta, não representado nas Figuras 1 e 2, dando acesso à célula 5 para ali introduzir ou dali extrair uma carga 14 a resfriar. Pode se tratar de uma porta deslizante de acordo com uma direção horizontal ou de uma porta de guilhotina. A porta permite fechar a célula de têmpera 5 de maneira sensivelmente estanque. Como variação, a célula 5 pode compreender uma porta em cada extremidade. [00026] A carga 14, representada esquematicamente nas Figuras 1 e 2 por um retângulo, compreende uma única peça ou diversas peças, por exemplo, um grande número de peças dispostas sobre um suporte apropriado. Pode se tratar de peças de aço, por exemplo, de impulsores dentados. A carga 14 é mantida sensivelmente no centre da célula 5 sobre trilhos 16.

[00027] Um gás de têmpera pode ser introduzido no recinto 10 ou extraído do recinto 10 por intermédio de válvulas 18, 20. O gás de têmpera é por exemplo o nitrogênio, o argônio, o hélio, o dióxido de carbono ou uma mistura destes gases. O gás de têmpera é posto em circulação no recinto 10 por impulsores 22A, 22B de eixos A_a e A_B. Os impulsores 22A, 22B são, por exemplo, dispostas de cada lado da carga 14. Cada impulsor 22A, 22B pode ser um impulsor centrífugo ou de fluxo misto. Um impulsor centrífugo é um impulsor que aspira um gás de modo sensivelmente axial e que descarrega o gás de modo sensivelmente radial. Um impulsor axial é um impulsor que aspira um gás de modo sensivelmente axial e descarrega o gás de modo sensivelmente axial. Um impulsor de fluxo misto é um impulsor cujo funcionamento é intermediário entre o funcionamento de um impulsor axial e o funcionamento de um impulsor centrífugo, ou seja, o impulsor de fluxo misto aspira um gás de modo sensivelmente axial e descarrega o gás sobre sua periferia de acordo com direções inclinadas em relação ao eixo do impulsor de acordo com um ângulo estritamente superior a zero e estritamente inferior a 90°.

[00028] A título de exemplo, os eixos A_a e A_B são horizontais,

8/16 confundidos e situados no plano horizontal mediano do o recinto 10. Uma bomba de vácuo, não representada, pode ser conectada ao recinto 10 e permitir a colocação sob vácuo parcial do recinto 10.

[00029] Cada impulsor 22A, 22B é rotado por um motor 24A, 24B. Os motores 24A, 24B podem ser motores elétricos ou motores hidráulicos. Pode se tratar de motores 24A, 24B que só podem funcionar em um único sentido de rotação. O eixo do eixo de acionamento 26A do motor 24A é confundido com o eixo A_a do impulsor 22A. O eixo de acionamento 26A é fixada por uma extremidade ao impulsor 22A. O eixo do eixo de acionamento 26B do motor 24B é confundido com o eixo Δ_Β do impulsor 22B. O eixo de acionamento 26B é fixada por uma extremidade ao impulsor 22B. Os motores 24A, 24B são dispostos no exterior do recinto 10 e de um lado e de outro do recinto 10 em carcaças estanques, apenas os eixos de acionamento 26A, 26B sendo em parte dispostas no recinto 10.

[00030] A célula 5 compreende, de um lado e de outro da carga 14, painéis verticais 28A, 28B que se estendem sensivelmente sobre todo o comprimento do recinto 10 ao longo do eixo D. Cada painel 28A, 28B repousa sobre pés 30A, 30B fixados ao recinto 10. Os trilhos 16 podem ser fixados aos painéis 28A, 28B. O gás de têmpera não pode atravessar os painéis 28A, 28B, mais pode circular abaixo dos painéis 28A, 28B entre os pés 30A, 30B, e acima dos painéis 28A, 28B, o ápice dos painéis 28A, 28B não estando em ao contato com o recinto 10.

[00031] Um primeiro trocador de calor32 é mantido entre os painéis 28A, 28B acima da carga 14. Um segundo trocador de calor34 é mantido entre os painéis 28A, 28B abaixo da carga 14. Os trocadores 32, 34 são representados esquematicamente por retângulos nas Figuras 1 e 2. Em funcionamento, o gás de têmpera é resfriado ao atravessar os trocadores de calor 32, 34. A título de exemplo, cada trocador de calor 32, 34 compreende tubos paralelos nos quais circula um líquido de resfriamento.

9/16 [00032] A célula de têmpera 5 compreende uma placa de separação

36A, 36B, plana e horizontal, para cada impulsor 22A, 22B. O plano mediano das placas de separação 36A, 36B contêm eixos Δ_Α e A_B. Cada placa 36A, 36B conecta ao recinto 10 ao painel vertical 28A, 28B associado, sensivelmente sobre todo o comprimento do recinto 10 ao longo do eixo D. Cada placa 36A, 36B compreende uma abertura, apenas a abertura 39A sendo visível nas Figuras 4 e 6, permitindo notadamente a passagem do impulsor 22A, 22B e do eixo de acionamento 26A, 26B. Cada placa 36A, 36B separa o volume interno da célula 5, situado entre o recinto 10 e o painel 28A, 28B, entre uma zona superior 3 7A, 37B situada acima da placa 36A, 36B e uma zona inferior 38A, 38B situada abaixo da placa 36A, 36B.

[00033] A célula 5 compreende, para cada impulsor 22A, 22B, uma semivoluta superior 40A, 40B, situada acima da placa de separação 3 6A, 36B, e uma semivoluta inferior 42A, 42B, situada abaixo da placa de separação 36A, 36B.

[00034] Cada semivoluta superior 40A, 40B compreende uma parede lateral 43A, 43B, uma parede plana interior 44A, 44B e uma parede plana exterior 45A, 45B. As paredes planas 44A, 44B, 45A, 45B são perpendiculares aos eixos A_a e A_B e compreendem uma borda interior correspondente a uma porção de círculo cujo diâmetro é ligeiramente superior ao diâmetro externo máximo do impulsor 22A, 22B. Cada semivoluta inferior 42A, 42B compreende uma parede lateral 46A, 46B, uma parede plana interior 47A, 47B e uma parede plana exterior 48A, 48B. As paredes planas 47A, 47B, 48A, 48B são perpendiculares aos eixos A_a e A_B e compreendem uma borda interior correspondente a uma porção de círculo cujo o diâmetro é ligeiramente superior ao diâmetro externo máximo do impulsor 22A, 22B. A parede plana interior 44A, 44B, 47A, 47B é a parede plana a mais próxima dos painéis 28A, 28B e a parede plana exterior 45A, 45B, 48A, 48B é a parede a mais afastada dos painéis 28A, 28B.

10/16 [00035] A célula 5 compreende, para cada impulsor 22A, 22B, uma parede cilíndrica 50A, 50B de eixos Δ_Α e Δ_Β respectivamente. O diâmetro interno da parede cilíndrica 50A, 50B é sensivelmente igual ao diâmetro externo máximo do impulsor 22A, 22B. A parede cilíndrica 50A, 50B está em contato com o painel 28A, 28B.

[00036] Cada semivoluta 40A, 40B, 42A, 42B pode ser deslocada por translação ao longo do eixo (respectivamente Δ_Α e A_B) entre uma primeira posição, chamada posição de guia, em que a semivoluta está próxima do recinto 10 e uma segunda posição, chamada posição de seleção, em que a semivoluta está próxima do painel 28A, 28B. O sistema de deslocamento das semivolutas 40A, 40B, 42A, 42B não é representado nas Figuras 1 e 2.

[00037] A Figura 3 representa uma vista em perspectiva do impulsor 22A. Trata-se de um impulsor de fluxo misto fechada. O impulsor 22B pode ser idêntico ao impulsor 22A. O impulsor 22A compreende pás 51A mantidas entre um flange de base 52A e um anel de recobrimento 54A. Cada pá 51A compreende uma borda dianteira 56A, uma borda traseira 58A e bordas laterais 60A, 62A. O flange de base 52A compreende uma porção de suporte 64A central e uma porção plana 66A se estendendo em tomo da porção de suporte 64A. A porção plana 66A tem, vista ao longo do eixo Δ_Α, a forma de uma coroa de eixo Δ_Α e compreende uma borda exterior circular 68A. A porção de suporte 64A é atravessada por uma abertura 70A para a passagem do eixo de acionamento 26A, não representada na Figura 3. A borda lateral 62A de cada pá 51A é fixada à porção plana 66A e se estende desde a borda exterior 68A da porção plana 66A até a porção de suporte 64A.

[00038] O anel de recobrimento 54A é uma peça com simetria de revolução em tomo do eixo Δ_Α e compreende uma parede interna 71 A, uma parede lateral 72A e uma parede dianteira 73A. A parede lateral 72A é uma parede cilíndrica de eixo A_a tendo o mesmo diâmetro que a borda exterior circular 68A do flange de base 52A. A parede dianteira 73A é uma parede / 16 plana tendo, vista de acordo com o eixo A_a, a forma de uma coroa de eixo A_acuja a borda exterior está em ao contato com a parede lateral 72A e compreendendo uma borda interior circular 74A cujo diâmetro é inferior ao diâmetro da parede lateral 72A. A parede interna 71A liga a borda interior circular 74A à parede lateral 72A. A parede lateral 72A compreende uma borda circular 75 A em contato com as pás 51 A. A parede interna 71A liga a borda interior circular 74A à borda circular 75 A.

[00039] A borda lateral 60A de cada pá 51A é fixada à parede interna 71A e se estende da borda circular 75A até a borda interior circular 74A. A borda interior circular 74A delimita a abertura de admissão 76A do impulsor 22A. As bordas traseiras 58A das pás 51A e as bordas circulares 68A, 75A delimitam as aberturas de descarga 78A do impulsor 22A.

[00040] Em funcionamento, o impulsor 22A é posta em rotação em tomo do eixo A_a ao longo da seta 79. O gás de têmpera é aspirado pela abertura de admissão 76A do impulsor 22Α e é expulso pelas aberturas de descarga 78A sobre toda a periferia do impulsor 22A de modo radial e para trás.

[00041] Para cada semivoluta 40A, 40B, 42A, 42B, na posição de guia, a parede plana exterior 45A, 45B, 48A, 48B da semivoluta 40A, 40B, 42A, 42B está sensivelmente no prolongamento do flange de base 52A, 52B do impulsor 22A, 22B associada. Além disso, a parede plana interior 44A, 44B, 47A, 47B da semivoluta 40A, 40B, 42A, 42B se estende no prumo da parede cilíndrica 50A, 50B. A parede lateral 43A, 43B, 46A, 46B da semivoluta 40A, 40B, 42A, 42B recobre as aberturas de descarga 78A, 78B do impulsor 22A, 22B associada sobre uma metade da periferia o impulsor 22A, 22B.

[00042] Para cada semivoluta 40A, 40B, 42A, 42B, na posição de seleção, a parede plana exterior 45A, 45B, 48A, 48B da semivoluta 40A, 40B, 42A, 42B está prumo da parede lateral cilíndrica 72A, 72B e a parede plana interior 44A, 44B, 47A, 47B está no prumo da parede cilíndrica 50A, 50B. A

12/16 parede lateral 43A, 43B, 46A, 46B da semivoluta 40A, 40B, 42A, 42B se estende entre a parede cilíndrica 72A, 72B e a parede cilíndrica 50A, 50B. A semivoluta 40A, 40B, 42A, 42B, a parede cilíndrica 72A, 72B, a placa de separação 36A, 36B, e a parede cilíndrica 50A, 50B formam então uma tela que impede ou reduz fortemente o fluxo do gás de têmpera.

[00043] As semivolutas 40A, 40B, 42A, 42B são deslocadas de modo que, quando as semivolutas superiores 40A, 40B estão na posição de guia, como está representado na Figura 1, as semivolutas inferiores 42A, 42B estão na posição de seleção e que, quando as semivolutas superiores 40A, 40B estão na posição de seleção, como é representado na Figura 2, as semivolutas inferiores 42A, 42B estão na posição de guia.

[00044] Na configuração representada na Figura 1, quando os impulsores 22A, 22B são postas em rotação, o gás de têmpera escoa sensivelmente ao longo das setas 80 e, em particular, de baixo para cima ao nível da carga 14. Com efeito, cada semivoluta inferior 42A, 42B, em posição de seleção, impede ou reduz fortemente a admissão de gás de têmpera pelo impulsor 22A, 22B associada desde a zona inferior 3 8A, 38B. Devido a este fato, o essencial do gás de têmpera aspirado pelo impulsor 22A, 22B provém da zona superior 37A, 37B. Além disso, cada semivoluta superior 40A, 40B, em posição de guia, guia o fluxo expulso pelo impulsor de fluxo misto 22A, 22B associada para a zona inferior 38A, 38B.

[00045] Na configuração representada na Figura 2, quando os impulsores 22A, 22B são postas em rotação, o gás de têmpera escoa sensivelmente ao longo das setas 81 e, em particular, de cima para baixo ao nível da carga 14. Com efeito, cada semivoluta superior 40A, 40B, em posição de seleção, impede ou reduz fortemente a admissão de gás de têmpera pelo impulsor 22A, 22B desde a zona superior 37A, 37B. Devido a este fato, o essencial do gás de têmpera aspirado pelo impulsor 22A, 22B provém da zona inferior 38A, 38B. Além disso, cada semivoluta inferior 42A, 42B, em

13/16 posição de guia, guia o fluxo expulso pelo impulsor de fluxo misto 22A, 22B para a zona superior 37A, 37B.

[00046] A título de exemplo, em funcionamento, os impulsores 22A, 22B fazem circular o gás de têmpera ao nível da carga 14 com uma vazão de alguns metros cúbicos por segundo.

[00047] O sentido de circulação do gás de têmpera ao nível da carga 14 pode então ser invertido passando da configuração representada na Figura 1 para a configuração representada na Figura 2 e inversamente, os impulsores 22A, 22B giram sempre no mesmo sentido. Um processo de têmpera pode compreender uma ou várias inversões do sentido de circulação do gás de têmpera ao nível da carga 14.

[00048] A Figura 4 é uma seção parcial e esquemática da Figura 1 segundo o plano IV-IV e representa o impulsor 22A, a semivoluta 40A (em traços cheios), a semivoluta 42A (em traços pontilhados) e a placa de separação 36A. As semivolutas 40B e 42B podem ter uma estrutura análoga às semivolutas 40A, 42A. A semivoluta 40A compreende porções de apoio 82A, 84A que prolongam a parede lateral 43A e repousam sobre a face superior da parede de separação 36A. A semivoluta 40A, em posição de guia, dirige o gás expulso sobre a metade superior do impulsor 22A para a zona inferior 3 8A. A semivoluta 42A, representada em traços pontilhados em posição de guia, compreende porções de apoio 86A, 88A que prolongam a parede lateral 46A e repousam sobre a face inferior da parede de separação 36A. A semivoluta 42A, em posição de guia, dirige o gás expulso sobre a metade inferior do impulsor 22A para a zona superior 3 7 A.

[00049] As Figuras 5 e 6 são vistas em perspectiva de certos elementos da célula 5 de têmpera da Figura 1. Nestas Figuras, somente são representados o painel vertical 28A, o impulsor 22A, a semivoluta 40A em posição de guia, a placa de separação 36A e o motor 24A. Além disso, o sistema de acionamento que demanda a semivoluta 40A é representado nas Figuras 5 e 6.

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Além disso, na Figura 5, os pés 30A e os trocadores de calor 32, 34 estão representados.

[00050] Somente o sistema de acionamento da semivoluta 40A é descrito em detalhe. Os sistemas de acionamento das outras semivolutas podem ter uma estrutura análoga ao sistema de acionamento da semivoluta 40A. O sistema de acionamento da semivoluta 40A compreende um atuador 90A que comporte duas hastes de guia 94A, 96A cujos eixos são paralelos ao eixo A_a. As hastes de guia 94A, 96A são dispostas de um lado e de outro da semivoluta 40A e são fixadas pelas suas extremidades à placa de separação 36A por suportes 98A. Um carro 100A, fixado à semivoluta 40A, pode deslizar sobre a haste 94A. Um carro 102A, fixado à semivoluta 40A, pode deslizar sobre a haste 96A. O atuador 90A compreende um motor elétrico 104A rotando, por um sistema de transmissão 106A, e uma rosca sem fim 108A. O eixo da rosca sem fim 108A é paralelo ao eixo Δ_Α. O carro 100A compreende uma porção 110A formando uma porca montada sobre a rosca sem fim 108A.

[00051] Em funcionamento, uma rotação da rosca sem fim 108A conduz a um movimento de translação da porção 110A formando a porca ao longo do eixo da rosca sem fim 108A, ou seja, paralelamente ao eixo A_a. Resulta daí uma translação da semivoluta 40A ao longo do eixo A_a. De acordo com o sentido de rotação da rosca sem fim 108A, a semivoluta 40A é deslocada da posição de guia para a posição de seleção ou da posição de seleção para a posição de guia.

[00052] Os motores 22A, 22B podem ser associados a dispositivos de variação de velocidade de modo a modificar a velocidade de circulação do gás de têmpera ao nível da carga 14 no curso de uma operação de têmpera. Para fazer isto, variadores de frequência podem ser utilizados quando os motores de acionamento 24A, 24B são motores elétricos. No caso em que os motores 24A, 24B são motores hidráulicos, um sistema de variação da vazão do óleo

15/16 que alimenta estes motores pode ser previsto.

[00053] De acordo com um outro modo de realização da presente invenção, as semivolutas 40A, 40B, 42A, 42B não são móveis em translação paralelamente aos eixos A_a e A_B mas são móveis em rotação em tomo dos eixos A_a e Δ_Β. A partir da configuração representada na Figura 1, cada semivoluta 40A, 40B, 42A, 42B pode ser pivotada de uma meia-volta em tomo do eixo A_a e A_B associado. A partir da configuração representada na Figura 1, a semivoluta 40A, após uma meia-volta, recobre a metade inferior da periferia do impulsor 22A e a semivoluta 42A, após uma meia-volta, se estende entre as paredes cilíndricas 72A e 50A na zona superior 37A. A partir da configuração representada na Figura 1, a semivoluta 40B, após uma meiavolta, recobre a metade inferior da periferia do impulsor 22B e a semivoluta 42B, após uma meia volta, se estende entre as paredes cilíndricas 72B e 50B na zona superior 37B.

[00054] A célula de têmpera 5 apresenta várias vantagens: Quaisquer que sejam as posições das semivolutas, a totalidade do gás de têmpera é descarregado pelo impulsor na boa direção em relação ao sentido de circulação desejado do gás de têmpera ao nível da carga. Por exemplo, na configuração representada na Figura 1, o gás expulso sobre a metade superior do impulsor é guiado por cada semivoluta superior para a zona inferior da célula e o gás expulso sobre a metade inferior do impulsor é diretamente expulso na zona inferior da célula. Devido a este fato, o sistema de inversão de fluxo proposto permite uma melhoria de cerca de 20% do rendimento da célula de têmpera, a partir dos ensaios de realizados pelos por inventores, em relação a um sistema de inversão de fluxo com um impulsor livre (sem voluta). Isto provém do fato que, no presente exemplo de realização da invenção, o fluxo que sai é seja orientado no bom sentido para a metade do impulsor que é livre (sem voluta), seja canalizado no bom sentido para a metade do impulsor com voluta.

16/16 [00055] A modificação do sentido de circulação do gás de têmpera ao nível da carga é obtida deslocando as semivolutas sem inversão do sentido de rotação dos impulsores. Devido a este fato, a inversão do sentido de circulação do gás de têmpera provocada pelos impulsores pode ser realizada rapidamente, por exemplo em menos de cinco segundos.

[00056] Além disso, a inversão do sentido de circulação do gás de têmpera ao nível da carga é obtida por um sistema tendo um volume reduzido. [00057] Naturalmente, a presente invenção é suscetível de diversas melhorias e modificações que vão se apresentar ao especialista na técnica. Em particular, a célula de têmpera pode ser diferente da célula precedentemente descrita. Em particular, os eixos dos impulsores centrífugos ou de fluxo mistos podem ser dispostos verticalmente de modo que o gás de têmpera escoe ao nível da carga ao longo de uma direção horizontal. Além disso, os eixos de acionamento podem ser inclinados em relação aos eixos dos impulsores, os eixos de acionamento sendo então conectados aos impulsores por sistemas de transmissão, por exemplo, compreendendo impulsores dentados. Ademais, a célula de têmpera pode compreender apenas um único impulsor para a colocação em circulação do gás de têmpera ao nível da carga.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Célula de têmpera (5) sob gás de uma carga (14), a célula caracterizada pelo fato de que compreende um impulsor centrífugo ou de fluxo misto (22A, 22B) compreendendo uma abertura (76A) de admissão de gás e aberturas (78A) de descarga de gás, o impulsor sendo rotado por um motor (24A, 24B) para provocar um escoamento do gás entre a carga e um trocador de calor (32, 34), a célula de têmpera compreendendo primeira e segunda semivolutas (40A, 40B, 42A, 42B) móveis e em que:

em uma primeira posição, a primeira semivoluta guia o gás descarregado por uma primeira parte das aberturas (78A) de descarga e a segunda semivoluta obtura uma primeira porção da abertura (76A) de admissão; e em uma segunda posição, uma dentre a primeira ou a segunda semivoluta guia o gás descarregado por uma segunda parte, diferente da primeira parte, das aberturas de descarga, e a outra dentre a primeira ou a segunda semivoluta obtura uma segunda porção da abertura de admissão.
2. Célula de têmpera de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende um atuador (90A) deslocando as primeira e segunda semivolutas (40A, 40B, 42A, 42B) em translação em relação ao impulsor (22A, 22B).
3. Célula de têmpera de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende um atuador deslocando as primeira e segunda semivolutas em rotação em relação ao eixo (A_a, A_B) do impulsor (22A, 22B).
4. Célula de têmpera de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que compreende, ainda:

um recinto (10) contendo o impulsor (22A, 22B), a carga (14) e o trocador de calor (32, 34);

um painel (28A, 28B) situado entre o impulsor (22A, 22B) e a

2/3 carga; e uma placa (36A, 36B) conectando o recinto ao painel e o impulsor (22A, 22B), as primeira e segunda semivolutas (40A, 40B, 42A, 42B) sendo dispostas de um lado e de outro da placa.
5. Célula de têmpera de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que compreendendo uma parede cilíndrica (50A, 50B) em contato com o painel (28A, 28B) e em que, na primeira posição, a segunda semivoluta se estende entre o impulsor (22A, 22B) e a parede cilíndrica e em que, na segunda posição, a primeira semivoluta se entende entre o impulsor (22A, 22B) e a parede cilíndrica.
6. Célula de têmpera de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que o atuador (90A) compreende uma rosca sem fim (108A) e uma porca (110A) fixe à primeira semivoluta (40A) e cooperando com a rosca sem fim.
7. Célula de têmpera de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 6, caracterizada pelo fato de que compreendendo um impulsor centrífugo ou de fluxo misto suplementar (22A, 22B), o impulsor e o impulsor suplementar sendo dispostas de um lado e de outro da carga (14), a célula (5) compreendendo, ainda, terceira e quarta semivolutas suplementares móveis (40A, 40B, 42A, 42B), em que:

na primeira posição, a terceira semivoluta guia o gás descarregado por uma primeira parte das aberturas (78A) de descarga do impulsor suplementar e a quarta semivoluta obture uma primeira porção da abertura (76A) de admissão do impulsor suplementar; e na segunda posição, uma da terceira ou quarta semivoluta guia o gás descarregado por uma segunda parte das aberturas de descarga do impulsor suplementar, diferente da primeira parte das aberturas de descarga do impulsor suplementar, e a outra da terceira ou quarta semivoluta obtura uma segunda porção da abertura de admissão do impulsor suplementar.

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8. Célula de têmpera de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que o impulsor (22A, 22B) é um impulsor de fluxo misto.
9. Processo de têmpera sob gás de uma carga em uma célula de têmpera (5) como definida na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas seguintes:

deslocar as primeira e segunda semivolutas (40A, 40B, 42A, 42B) na primeira posição, o gás se escoando ao nível da carga em um primeiro sentido de circulação; e deslocar as primeira e segunda semivolutas na segunda posição, o gás se escoando ao nível da carga em um segundo sentido de circulação oposto ao primeiro sentido de circulação.

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28Α 3,² . 18 „„ ^28Ε _37Ε

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50Ε

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38Α