BR112015014962B1 - Sistema de resfriamento para equipamentos de moldagem e dispositivo para a mistura de ar e água tratada e para a ejeção controlada de água atomizada - Google Patents

Abstract

sistema de resfriamento para equipamentos de moldagem e dispositivo para a mistura de ar e água tratada. um sistema de resfriamento (10) para equipamentos de moldagem, e em particular para moldes de fundição, compreendendo: - meios de tratamento de água (11) - meios de geração de ar comprimido (12) - meios (13) de pressurização da água tratada - um dispositivo (14) para a mistura de ar com a água tratada, e para a ejeção controlada de água atomizada sob pressão para um circuito de resfriamento (16) de um elemento de moldagem.

Description

[0001] A presente invenção se refere a um sistema de resfriamento para equipamentos de moldagem, e em particular para moldes de fundição.

[0002] A invenção também se refere a um dispositivo para misturar ar e água tratada, e para a ejeção controlada de água atomizada sob pressão.

[0003] Em particular, tal sistema é aplicado em moldes para a produção de peças fundidas de ligas leves, peças fundidas de molde permanente, peças fundidas injetadas de baixa pressão ou de alta pressão, mas deve ser entendido que ele pode ser aplicado para equipamentos de moldagem em geral.

[0004] Hoje em dia, dispositivos para moldagem de peças fundidas de ligas metálicas são disponibilizados com circuitos de resfriamento que compreendem bobinas que são fornecidas nas áreas do equipamento onde é necessária uma redução rápida e eficaz da temperatura durante a solidificação da peça fundida.

[0005] Na maioria dos casos, o fluido que circula em tais circuitos de resfriamento é o ar comprimido, o qual é soprado para dentro das bobinas e é adaptado para remover uma quantidade pré-fixada de calor, e é, em seguida, disperso no meio-ambiente.

[0006] As bobinas são normalmente incorporadas dentro do equipamento de moldagem.

[0007] Também são conhecidos e bastante difundidos sistemas de resfriamento em que o fluido circulante é água, convenientemente tratada, a fim de evitar que a deposição de calcário comprometa sua correta operação.

[0008] O uso de água como fluido de remoção de calor é muito mais eficaz que a utilização de ar, mas utilizar sistemas de resfriamento com água envolve algumas desvantagens.

[0009] Uma primeira desvantagem é o choque térmico gerado pela passagem do fluido no interior dos canais adaptados e das aberturas adaptadas que são muitas vezes fornecidos no corpo do molde.

[00010] No caso de um gradiente de temperatura excessivo entre a água e a temperatura interna do molde, existe o risco de que trincas venham a se formar no molde, o que pode danificá-lo de maneira irreparável.

[00011] Em sistemas com água feitos a partir de componentes que são separados do molde, podem surgir problemas com as vedações nas áreas de junção de tais componentes, com o risco de vazamento de água tanto no exterior quanto no interior do molde, uma ocorrência que pode comprometer o correto funcionamento do último.

[00012] Além disso, a água aquecida que sai do molde ou do sistema associado a ele deve ser tratada adequadamente para sua disposição ou reuso.

[00013] O propósito da presente invenção consiste em proporcionar um sistema de resfriamento para equipamentos de moldagem em fundições, o qual é capaz de superar as desvantagens dos circuitos de resfriamento e sistemas de resfriamento convencionais acima mencionados.

[00014] Dentro deste propósito, um objeto da presente invenção consiste em proporcionar um sistema de resfriamento que é capaz de combinar as vantagens dos sistemas com ar com a eficácia dos circuitos com água.

[00015] Outro objetivo da invenção é o de proporcionar um sistema de resfriamento que também pode ser adaptado em equipamentos de moldagem existentes.

[00016] Outro objetivo da invenção é o de proporcionar um sistema de resfriamento que não gera choques térmicos no molde com o qual está associado, e que é imune a vazamentos devido ao excesso de pressão.

[00017] Outro objetivo da invenção é o de proporcionar um sistema de resfriamento para equipamentos de moldagem, e em particular para moldes de fundição, que podem ser fornecidos com tecnologias convencionais.

[00018] Este propósito e estes e outros objetivos que se tornarão mais evidentes daqui em diante são alcançados por um sistema de resfriamento para equipamentos de moldagem, e em particular para moldes de fundição, caracterizado pelo fato de compreender: - meios de tratamento de água - meios de geração de ar comprimido - meios de pressurização da água tratada - um dispositivo para a mistura de ar com a referida água tratada e para a ejeção controlada de água atomizada sob pressão para um circuito de resfriamento de um equipamento de moldagem.

[00019] Outras características e vantagens da invenção ficarão mais evidentes a partir da descrição de duas modalidades preferidas, mas não excludentes, do sistema de resfriamento de acordo com a invenção, que estão ilustradas para efeitos de exemplo não limitativos nos desenhos anexos, em que: - A Figura 1 ilustra esquematicamente um sistema de resfriamento de acordo com a invenção; - A Figura 2 é um diagrama dos meios de tratamento de água de um sistema de acordo com a invenção; - A Figura 3 é um diagrama dos meios de pressurização de um sistema de acordo com a invenção; - A Figura 4 é um diagrama dos meios de geração de ar comprimido e dos meios de mistura e ejeção associados de um sistema de acordo com a invenção; - A Figura 5 mostra uma segunda modalidade dos meios de tratamento de água e meios de pressurização da água tratada de um sistema de acordo com a invenção; - A Figura 6 é uma vista em corte transversal do dispositivo misturador e de ejeção de um sistema de acordo com a invenção.

[00020] Com referência às figuras, um sistema de resfriamento para equipamentos de moldagem, e em particular para moldes de fundição, de acordo com a invenção, é geralmente designado com o número de referência 10.

[00021] Tal sistema de resfriamento 10 compreende: - meios de tratamento de água 11, que estão dispostos em uma linha de fornecimento de água, - meios de geração de ar comprimido 12, que estão associados a uma linha de fornecimento de ar, - meios de pressurização da água tratada 13, - um dispositivo 14 para a mistura de ar com a água tratada, e para a ejeção controlada de água atomizada sob pressão para um circuito de resfriamento 16 de um equipamento de moldagem 15.

[00022] Meios de tratamento da água 11, como mostrado de forma esquemática na Figura 2, compreende uma unidade de tratamento de água 17, do tipo osmose reversa ou desmineralização, à qual a água é fornecida por uma tubulação de água 18.

[00023] A água desmineralizada que sai da unidade de tratamento de água 17 passa através de um duto 19 para um tanque 20, que é mantido a um nível constante por subsequentes meios 22 de fornecimento de água tratada retirada do tanque 20 e transferir a mesma para os meios de pressurização da água tratada 13.

[00024] Nessa primeira modalidade da invenção, os meios de fornecimento 22 para a água tratada são constituídos por uma bomba de alimentação 21, que está adaptada para fornecer água tratada pressurizada para os meios de pressurização da água 13.

[00025] Tais meios de tratamento de água 11 compreendem uma primeira torneira 23 entre a unidade de tratamento 17 e o tanque 20, e uma segunda torneira 24 na saída da bomba de alimentação 21.

[00026] Os meios 13 de pressurização da água tratada compreendem, em sequência na mesma linha, um dispositivo de redução de pressão 25, um tanque 26, e um dispositivo de filtração 27, após o que a água atinge o dispositivo de mistura e ejeção 14.

[00027] Existem duas torneiras, uma primeira torneira 28 entre o dispositivo de redução de pressão 25 e o tanque 26, e uma segunda torneira 29 na saída do dispositivo de redução de pressão 25.

[00028] Na saída dos referidos meios de pressurização 13 está então água tratada, desmineralizada, e a uma pressão pré-determinada, por exemplo, 5 bar.

[00029] Os meios de geração de ar comprimido 12 compreendem um sistema de ar comprimido 30, que é geralmente já adaptado para equipamentos de moldagem com os quais o sistema de resfriamento 10 está associado, por exemplo, uma prensa, e, portanto, de um tipo convencional, um ramo 31 do qual tem um dispositivo de redução de pressão 32, com uma válvula de controle de solenóide 33 à montante.

[00030] Na saída dos meios de geração de ar comprimido 12 há ar comprimido a urn valor de pressão pré-determinado, por exemplo, 4 bar.

[00031] Convenientemente, o valor da pressão da água tratada que sai dos meios de pressurização da água 13 é um bar maior do que a pressão do ar que sai dos meios de geração de ar comprimido 12.

[00032] Em sistemas de resfriamento convencionais, a mistura de ar e de água é feita enquanto mantem tanto o ar quanto a água na mesma pressão de operação.

[00033] Normalmente, no entanto, as linhas de ar e água são muito diferentes umas das outras, e cada uma delas tem um comprimento diferente, com curvas e áreas a diferentes temperaturas, e essas diferenças determinam diferentes quedas de pressão nos dois circuitos, com a consequência de que se a mesma pressão de operação é usada tanto para a água quanto para o ar, a mistura não é constante nem repetível, uma vez que, por vezes, o fluxo de água predomina, e, por vezes, o fluxo de ar predomina, e, assim, o resfriamento obtido no circuito do equipamento de moldagem é inconsistente e, portanto, não é satisfatório.

[00034] Em numerosos testes de laboratório e igualmente numerosos testes de campo, verificou-se que, na prática, se a pressão na linha de água 39 é sempre pelo menos um bar maior do que a pressão na linha de ar 40, a água chega sempre no circuito de resfriamento 16 do equipamento de moldagem 15.

[00035] O dispositivo de mistura e ejeção 14 compreende uma válvula pneumática 34 que atua na abertura do circuito de água, isto é, a linha ligada aos meios de pressurização de água 13, a válvula pneumática 34 sendo acionada pela passagem de ar entre a válvula de controle de solenóide 33 dos meios de geração de ar comprimido 12 e o dispositivo de redução de pressão de ar 32.

[00036] A água tratada sob pressão é obrigada a passar, à jusante da válvula pneumática 34, através de um bocal calibrado 35.

[00037] Tal bocal calibrado 35, claramente visível na Figura 6, tem um orifício de saída de água calibrado 37 com um diâmetro 38 de, por exemplo, 0,3 milímetros, que é calculado para ter aproximadamente 110 mililitros por minuto de água sob uma pressão de 5 bar, em contraste com os 4 bar na linha de ar, uma taxa de fluxo predeterminada é calculada para ser ótima para a maioria dos circuitos de resfriamento já adaptados em equipamentos de moldagem de fundição conhecidos hoje.

[00038] Manipulando os valores da pressão de funcionamento na linha de água e com o tamanho do diâmetro 38 do bocal calibrado 35, é possível modificar a taxa de fluxo de água a fim de obter o valor ótimo dependendo do equipamento de moldagem 15 para ser atendido.

[00039] A água tratada sob pressão proveniente dos meios de pressurização da água 13 e o ar sob pressão que sai dos meios de geração de ar comprimido 12 ambos passam através de uma conexão de três vias 36, e são misturados no seu interior.

[00040] O que permanece constante é a diferença de pressão de um bar maior da pressão de funcionamento da linha de água do que na linha de ar.

[00041] Quando o sistema de acordo com a invenção é aplicado em um equipamento de moldagem 15, o circuito de resfriamento 16 que, já integrado, é do tipo que funciona com ar, o diâmetro 38 do orifício 37 do bocal 35 não deve ser maior do que 0,3 milímetros.

[00042] Tal conexão de três vias 36 é de um tipo convencional e disponível no mercado.

[00043] Em uma tal conexão de três vias 36, o ar sob pressão e de água sob pressão são misturados e ejetados na forma de água atomizada ou de ar umidificado, sob pressão, que é dirigido para dentro do circuito de resfriamento 16 do equipamento de moldagem 15, em que o sistema de resfriamento 10 de acordo com a invenção é aplicado.

[00044] A Figura 5 mostra uma segunda modalidade dos meios de tratamento de água, designados com o número de referência 111, e dos meios de pressurização da água 113 que estão ligados a eles.

[00045] Na referida segunda modalidade, os meios de tratamento da água 111 simplesmente compreendem um recipiente de água desmineralizada 150, e, assim, é utilizado se o equipamento de moldagem em que o sistema de acordo com a invenção é aplicado não está equipado com meios de tratamento de água 11 descritos acima para a primeira modalidade do sistema de resfriamento de acordo com a invenção 10 descrita acima, e normalmente já fornecida no equipamento de moldagem.

[00046] Os meios de pressurização da água 113 compreendem um tanque de pressurização 126, que é fornecido com um indicador de nível 151, e um dispositivo de filtração 127 no ponto de saída do tanque de pressurização 126.

[00047] Uma primeira torneira 128 está disposta à montante do tanque de pressurização 126, e uma segunda torneira está dispost à jusante do dispositivo de filtração 127.

[00048] Na referida segunda modalidade da invenção, os meios de abastecimento 122 para a água tratada são constituídos por um dispositivo de bombeamento de ar 152, por exemplo, uma linha de ar comprimido que já está em funcionamento e utilizada para o equipamento de moldagem 15, seguido por um dispositivo de redução de pressão de ar 153, o qual está adaptado para impelir o ar para dentro do tanque de pressurização 126, de modo que a água desmineralizada que sai dele esteja disponível para o dispositivo de mistura e ejeção 14 na pressão predefinida ótima.

[00049] A invenção também se refere a um dispositivo 14 para a mistura de ar e água tratada, e para a ejeção controlada de água atomizada sob pressão para um circuito de resfriamento 16 de um equipamento de moldagem 15, como descrito acima.

[00050] Tal dispositivo 14 é caracterizado pelo fato de compreender - um bocal calibrado 35, que tem um orifício de saída de água 37, o diâmetro calibrado 38 do qual é tal que gera uma taxa de fluxo predefinida de água sob pressão a uma pressão de operação programada, - uma conexão de três vias 36, em que a água sob pressão do bocal calibrado 35 e ar comprimido dos meios de geração de ar comprimido 12 entra.

[00051] O dispositivo 14 compreende uma válvula pneumática 34 que atua na abertura de uma linha de água que está ligada aos meios de pressurização da água 13, a válvula pneumática 34 sendo acionada pela passagem de ar entre uma válvula de controle de solenóide 33 de meios de geração de ar comprimido 12 e um dispositivo de redução de pressão de ar 32.

[00052] Na prática, verificou-se que a invenção alcança completamente o propósito e objetivos pretendidos.

[00053] Em particular, com a invenção, um sistema de resfriamento é fornecido, que combina as vantagens dos sistemas com ar com a eficácia dos circuitos com água.

[00054] Na verdade, tal sistema de resfriamento de acordo com a invenção, graças aos meios de pressurização da água e aos meios de geração de ar comprimido, que são convenientemente misturados tal como descrito acima, faz com que seja possível conseguir a ejeção de ar umidificado contendo uma baixa percentagem de água, aproximadamente 110 mililitros por minuto, o que é suficiente para alcançar constantemente o preciso e repetível resfriamento do equipamento de moldagem no qual é aplicado.

[00055] Deste modo, a percentagem constante e precisa de água utilizada determina um controle preciso e constante da temperatura de resfriamento do molde, com uma consequente redução no número de descartes de produção.

[00056] Um outro objetivo importante da invenção consiste em proporcionar um sistema de resfriamento, que também pode ser adaptado nos equipamentos de moldagem existentes, graças à capacidade de ser ligado ao sistema de ar comprimido do equipamento de moldagem em que é aplicado para o fornecimento de ar comprimido, e graças à habilidade de injetar o ar umidificado produzido nos circuitos de resfriamento que já estão definidos no equipamento de moldagem.

[00057] Em particular, com a invenção, um sistema de resfriamento que é fornecido torna possível a utilização de uma pressão sobre a linha de ar, 4 bar, que é menor do que a pressão utilizada no circuito de ar comprimido padrão, 7-9 bar, que já é fornecida em equipamentos de moldagem com circuitos de resfriamento de ar comprimido; de fato, o ar comprimido por si só remove muito menos calor do que o ar umidificado, e como consequência, a utilização de ar umidificado, ou água atomizada, faz com que seja possível adotar uma pressão de funcionamento muito menor, com a consequente economia de energia para o compressor.

[00058] Ainda por cima, com a invenção, um sistema de resfriamento é fornecido que, graças ao ar umidificado, faz com que seja possível reduzir o tempo de resfriamento, com a consequente redução dos tempos de ciclo de moldagem e melhor rendimento em termos de produtividade do equipamento de moldagem.

[00059] Além disso, o sistema de resfriamento de acordo com a invenção é capaz de servir a uma pluralidade de circuitos de resfriamento em paralelo.

[00060] Além disso, com a invenção, um sistema de resfriamento é fornecido que não produz choques térmicos no molde com o qual está associado, uma vez que a passagem de ar umidificado no circuito de resfriamento faz com que ocorra menos picos térmicos bruscos, e que é imune a vazamentos devido a problemas de excesso de pressão.

[00061] Além disso, com a invenção, um sistema de resfriamento é fornecido que é mais silencioso do que o sistema convencional, graças à baixa pressão de ar utilizado.

[00062] Com a invenção, um dispositivo também é fornecido para a mistura de ar e água tratada e para ejeção, que otimiza a operação do sistema de acordo com a invenção.

[00063] Além disso, com a invenção, um sistema de resfriamento é fornecido para equipamentos de moldagem, e em particular para moldes de fundição, e um dispositivo é fornecido para a mistura de ar e água tratada, e para a ejeção controlada de água atomizada sob pressão para um circuito de resfriamento de um equipamento de moldagem, que ambos podem ser fornecidos com tecnologias convencionais.

[00064] A invenção, assim concebida, é suscetível a numerosas modificações e variações, todas as quais estão dentro do escopo das reivindicações anexas. Além disso, todos os detalhes podem ser substituídos por outros elementos tecnicamente equivalentes.

[00065] Na prática, os materiais empregados, desde que sejam compatíveis com o uso específico, e as dimensões e as formas eventuais, podem ser quaisquer de acordo com os requisitos e com o estado da técnica.

[00066] O conteúdo do pedido de patente Italiano no. PD2012A000402, cuja prioridade é reivindicada no presente pedido, é incorporado como uma referência.

[00067] Quando as características técnicas mencionadas em qualquer uma das reivindicações são seguidas por sinais de referência, esses sinais de referência foram incluídos com o único propósito de aumentar a inteligibilidade das reivindicações e, consequentemente, tais sinais de referência não têm qualquer efeito limitativo na interpretação de cada elemento identificado a título de exemplo por tais sinais de referência.

Claims (10)

1. SISTEMA DE RESFRIAMENTO (10) PARA EQUIPAMENTOS DE MOLDAGEM compreendendo: - meios de tratamento de água (11) - meios de geração de ar comprimido (12) - meios (13) para pressurizar a água tratada - um dispositivo (14) para a mistura de ar com a dita água tratada e para a ejeção controlada de água atomizada sob pressão para um circuito de resfriamento (16) de um equipamento de moldagem (15); caracterizado por os ditos meios de geração de ar comprimido (12) compreenderem um sistema de ar comprimido (30), um ramo (31) do qual tem um dispositivo de redução de pressão (32), com a uma válvula de controle de solenóide (33) à montante; a dita mistura e dispositivo de ejeção (14) compreenderem uma válvula pneumática (34) que atua na abertura do circuito de água, isto é, a linha ligada aos meios de pressurização da água (13), a dita válvula pneumática (34) sendo acionada pela passagem de ar entre a válvula de controla de solenóide (33) dos meios de geração de ar comprimido (12) e o dispositivo de redução de pressão de ar (32).

2. SISTEMA DE RESFRIAMENTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os ditos meios de tratamento de água (11) compreenderem uma unidade de tratamento de água (17), do tipo de osmose reversa ou de desmineralização, à qual a água é fornecida por uma tubulação de água (18), a água desmineralizada que sai da unidade de tratamento de água (17) adaptada para passar através de um duto (19) para um tanque (20), que é mantido a um nível constante por subsequentes meios (22) de fornecimento de água tratada retirada do tanque (20) e transferir a mesma para os meios de pressurização da água tratada (13).

3. SISTEMA DE RESFRIAMENTO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por os ditos meios (22) de fornecimento de água tratada serem constituídos por uma bomba de alimentação (21), que está adaptada para fornecer água tratada pressurizada para os meios de pressurização da água (13).

4. SISTEMA DE RESFRIAMENTO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por os ditos meios (13) de pressurização da água tratada compreenderem, em sequência na mesma linha, um dispositivo de redução de pressão (25), um tanque (26), e um dispositivo de filtração (27), após o que a água atinge o dispositivo de mistura e de ejeção (14).

5. SISTEMA DE RESFRIAMENTO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por o valor da pressão da água tratada que sai dos meios de pressurização da água (13) ser, pelo menos, um bar maior do que a pressão do ar que sai dos meios de geração de ar comprimido (12).

6. SISTEMA DE RESFRIAMENTO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por a dita água tratada sob pressão ser obrigada a passar, à jusante da válvula pneumática (34), através de um bocal calibrado (35).

7. SISTEMA DE RESFRIAMENTO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por a dita água tratada sob pressão que se origina a partir dos meios de pressurização da água (13) e o ar comprimido que sai dos meios de geração de ar comprimido (12) ambos passarem através de uma conexão de três vias (36).

8. SISTEMA DE RESFRIAMENTO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por os ditos meios de tratamento de água (111) compreenderem um recipiente de água desmineralizada (150), os ditos meios de pressurização da água (113) compreendendo um tanque de pressurização (126), provido com um indicador de nível (151), e um dispositivo de filtração (127) no ponto de saída a partir do dito tanque de pressurização (126).

9. SISTEMA DE RESFRIAMENTO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por os meios (122) de fornecimento de água tratada serem constituídos por um dispositivo de bombeamento de ar (152), seguido por um dispositivo de redução de pressão de ar (153), o qual está adaptado para impelir ar para o tanque de pressurização (126).

10. DISPOSITIVO (14) PARA A MISTURA DE AR E ÁGUA TRATADA E PARA A EJEÇÃO CONTROLADA DE ÁGUA ATOMIZADA sob pressão para um circuito de resfriamento (16) de um equipamento de moldagem (15) para um sistema de resfriamento (10) para equipamentos de moldagem conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9, compreendendo: - um bocal calibrado (35), que tem um furo calibrado de saída de água (37) o diâmetro (38) do qual é suscetível de gerar uma taxa de fluxo de água sob pressão a uma pressão de operação programada, - uma conexão de três vias (36), em que a água sob pressão a partir do dito bocal calibrado (35) e ar comprimido a partir do dito meio de geração de ar comprimido (12) entra caracterizado por o dito dispositivo compreender uma válvula pneumática (34) que aciona a abertura de uma linha de água que está ligado a meios de pressurização da água (13), a dita válvula pneumática (34) sendo acionada pela passagem de ar entre uma válvula de controle de solenóide (33) dos meios de geração de ar comprimido (12) e um dispositivo de redução de pressão de ar (32).

Images