BRPI0506912B1 - Tarugo support system without extran cooling mechanism - Google Patents

Description

“SISTEMA DE SUPORTE DE TARUGO SEM MECANISMO DE RESFRIAMENTO EXTERNO” REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

Este pedido reivindica o benefício do pedido provisório US no. 60/538.132 depositado em 21 de janeiro de 2004 por meio deste aqui incorporado na sua íntegra pela referência.

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção diz respeito a um sistema de suporte de tarugo para suportar um tarugo enquanto ele é aquecido por indução elétrica. FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Um tarugo composto de um material eletricamente condutor pode ser aquecido por indução elétrica. O tarugo é colocado no interior de uma bobina solenóide e corrente CA suprida à bobina estabelece um campo magnético que penetra no tarugo. O campo induz corrente parasita no tarugo que aquece o tarugo. Em geral, existem três métodos de colocar um tarugo dentro da bobina. No primeiro método, a bobina é assentada em um recipiente que é colocado dentro da bobina. O recipiente pode ser uma estrutura em forma de barco aberta formada de um material não magnético tal como um aço inoxidável. No segundo método, o tarugo é empurrado para dentro da bobina por um sistema mecânico apropriado e assentado em elementos de suporte do tarugo. No terceiro método, o tarugo é suportado extemamente enquanto uma parte (tal como o centro ou uma extremidade) do tarugo é aquecida indutivamente; este método não é aplicável para suportar tarugo quando o comprimento do tarugo é menor do que a bobina. Em todos os métodos, um material isolante térmico em geral envolve o tarugo dentro da bobina para auxiliar na retenção do calor induzido. Este material isolante térmico em geral toma a forma de um cilindro aberto formado de um refratário adequado. Sistemas de suporte de tarugos conhecidos compreendem duas ou mais barras resfriadas por água dispostas longitudinalmente ao longo da parede interior do material isolante térmico. As barras são compostas de material não magnético tal como aço inoxidável. O tarugo é empurrado para dentro da bobina e assentado nas barras. As barras são resfriadas passando um meio de resfriamento, tal como água, através de passagens dentro das barras. O resfriamento é exigido, uma vez que uma quantidade significativa de calor induzido nos tarugos pode ser transferida por condução para as barra. Adicionalmente, as barras podem ser eletricamente condutoras e passar por um certo aquecimento induzido pelo campo magnético gerado. Com o tempo, o material da barra se descarga e partes das passagens de resfriamento internas vazam água, que pode causar curtos circuitos elétricos na bobina de indução. Adicionalmente, a necessidade de fazer conexões de água com as barras inibe o reposicionamento das barras de forma a acomodar melhor tarugos de tamanhos variados. Portanto, existe a necessidade de um sistema de suporte de tarugo que não exija água ou outros sistemas de resfriamento internos e que possa ser facilmente ajustado para tratar múltiplos tamanhos de tarugo.

BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Em um aspecto, a presente invenção é um aparelho e método para suportar um tarugo dentro de uma bobina de indução. O sistema de suporte de tarugo compreende dois ou mais trilhos que têm uma superfície curvilínea sobre a qual o tarugo se assenta na bobina. Em alguns exemplos da invenção, os trilhos são dispostos longitudinalmente dentro de um elemento isolante térmico. Em alguns exemplos da invenção, os trilhos são formados de uma cerâmica resistente ao calor e são ajustáveis individualmente em tomo do elemento isolante térmico de forma a acomodar tarugos de dimensões variadas.

Outros aspectos da invenção estão apresentados nesta especificação.

DESCR1CÂO RESUMIDA DOS DESENHOS

Com o propósito de ilustrar a invenção, está mostrada nos desenhos uma forma que é atualmente preferida; entretanto, deve-se entender que esta invenção não está limitada aos arranjos e instrumentações precisas mostradas. A figura l(a) é uma vista elevacional lateral de um exemplo do sistema de suporte de tarugo da presente invenção em que elementos de ajuste de cada trilho de suporte são independentes uns dos outros.

A figura l(b) é uma vista seccional transversal pela linha A-A na figura l(a). A figura 2(a) é uma vista elevacional lateral de um outro exemplo do sistema de suporte de tarugo da presente invenção em que elementos de ajuste de cada trilho de suporte utilizam elementos comuns.

A figura 2(b) é uma vista seccional transversal pela linha B-B da figura 2(a). A figura 3 é uma vista elevacional lateral de um outro exemplo do sistema de suporte de tarugo da presente invenção em que os trilhos de suporte fornecem superfícies de assentamento do tarugo suficientemente curvilínea para tamanhos variados de tarugos sem ajuste dos trilhos de suporte. A figura 4(a) é uma vista elevacional lateral de um outro exemplo do sistema de suporte de tarugo da presente invenção em que o sistema de suporte também serve como uma estrutura de isolamento térmico.

A figura 4(b) é uma vista seccional transversal pela linha C-C da figura 4(a). A figura 5(a) é uma vista elevacional lateral de um outro exemplo do sistema de suporte de tarugo da presente invenção em que os trilhos de suporte são dispostos radialmente em tomo da abertura para um tarugo.

A figura 5(b) é uma vista seccional transversal pela linha D-D na figura 5(a).

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Está mostrado na figura l(a) e figura l(b) um exemplo do sistema de suporte de tarugo da presente invenção. O isolamento térmico 14 é modelado com forma geral cilíndrica e é inserido na bobina de indução solenóide 12. Neste exemplo não limitante da invenção, três trilhos 16 são dispostos longitudinalmente ao longo da parede interior do isolamento térmico 14.

Cada trilho compreende um material resistente ao calor, tal como uma cerâmica a base de silício (Si), alumínio (Al), oxigênio e nitrogênio (conhecido em geral como cerâmica "sialon"). Ver patente US no. 4.113.503, para um exemplo de uma cerâmica sialon. Cada trilho tem forma geral cilíndrica; entretanto, a forma do trilho não está limitada a formas cilíndricas. Em geral, o trilho é modelado para fornecer uma superfície de assentamento curvilínea para um tarugo. Um furo é provido em cada extremidade de um trilho. Cada elemento de suporte lateral 18 inclui uma cavilha devidamente modelada para se encaixar no furo. O elemento de união 20 pode ser uma barra rosqueada que se salienta em cada extremidade através de um furo em cada um dos elementos de suporte lateral mostrados para um dos três trilhos na figura l(b). Prendedores 22 agrupam rigidamente a estrutura da armação de forma retangular formada pelo trilho 16, dois elementos laterais 18 e elemento de união 20. Neste exemplo da invenção, o tarugo 90 é empurrado para dentro do cilindro aberto formado pelo isolamento térmico 14 para fazer contato partes das superfícies curvilíneas dos três trilhos e deslizar ao longo das mesmas. Em geral, a bobina 12 ficará muito mais próxima do tarugo do que mostrado diagramaticamente na figura l(a) e figura l(b). Elementos laterais 18 podem se estender de maneira tal que o elemento de união 20 fique disposto externo à bobina 12. Altemativamente, o elemento de união 20 pode ser substituído por prendedores independentes associados com cada elemento lateral para manter o trilho no lugar. A figura 2(a) e a figura 2(b) ilustram um outro exemplo do sistema de suporte de tarugo da presente invenção em que o elemento de união em forma de arco 24 fornece um mecanismo para ajustar os locais dos trilhos 16a em tomo da parede interna do isolamento térmico. Neste exemplo não limitante, uma abertura em forma de arco no elemento 24 fornece o mecanismo de ajuste. A abertura pode ser devidamente entalhada ou marcada para estabelecer posições do trilho alternativas para acomodar tarugos de vários tamanhos. Elementos laterais 18 para cada trilho são agrupados conforme mostrado na figura 2(a) que, neste exemplo, é similar ao método usado na figura l(a), exceto pela inclusão de elementos de união em forma de arco 24. Em exemplos alternativos da invenção, cada elemento lateral, em lugar do furo através do qual o elemento de união 20 passa, pode ser um poste que passa através da abertura em forma de arco no elemento de união adjacente 24 que é usado para prender o elemento lateral no elemento de união 24. Por exemplo, o poste pode ser rosqueado e preso em tomo do elemento de união 24 com um parafuso. Neste exemplo particular da invenção, os trilhos são em geral hemisféricos na seção transversal e modificados com uma curvatura de base para se adequar à forma da curvatura da parede interna do isolamento térmico. A figura 3 ilustra um outro exemplo do sistema de suporte de tarugo da presente invenção. Neste exemplo, os trilhos 16b são em número de dois e têm seção transversal no geral semielíptica e modificada com uma curvatura de base para se adequar à forma da curvatura da parede interna do cilindro aberto. A superfície de assentamento do tarugo curvilínea seccional transversal ampla disponibilizada por trilhos em geral semielípticos 16b fornece um mecanismo de suporte de tarugo que pode acomodar uma variedade de tamanhos de tarugos (por exemplo, tarugos 90, 90a e 90b com perímetros mostrados na figura 3) sem ajustar as posições dos trilhos 16b.

Neste exemplo, os trilhos 16b podem ser anexados de forma permanente no isolamento térmico, fundido integralmente com o isolamento térmico, ou embutido no isolamento térmico. Em outros exemplos da invenção, os trilhos 16b podem ser providos com elementos de ajuste de posição ilustrados na figura l(a) ou figura 2(a). A figura 4(a) e a figura 4(b) ilustram um outro exemplo do sistema de suporte de tarugo da presente invenção em que a função do suporte de tarugo é provida por um elemento modelado com forma geral cilíndrica 26 no qual um tarugo é inserido na extremidade de entrada 26a. Neste exemplo, a extremidade de entrada é chanfrada ou de outra forma modelada para impedir emperramento do tarugo contra a extremidade do elemento 26 à medida que ele é empurrado para dentro do elemento. Adicionalmente, a parede inferior interior do elemento 26 pode fugir da verdadeira forma cilíndrica para dispor uma melhor superfície de assentamento para o tarugo, conforme mostrado na figura 4(a). Neste exemplo da invenção, o elemento 26 pode servir tanto como o mecanismo para assentar o tarugo dentro da bobina como o mecanismo de isolamento térmico. A figura 5(a) e a figura 5(b) ilustram um outro exemplo do sistema de suporte de tarugo da presente invenção em que uma pluralidade de trilhos 16c é disposta radialmente em tomo da abertura na qual um tarugo é colocado. Neste arranjo da invenção, os trilhos 16c podem ser presos em tomo do isolamento térmico 14 supradescrito ou parcialmente embutido no isolamento térmico mostrado nas figuras. As superfícies curvilíneas expostas dos trilhos inferiores fornecem uma superfície para assentar um tarugo e deslizar um tarugo através da bobina. As superfícies curvilíneas expostas dos outros trilhos fornecem um mecanismo para impedir que um tarugo emperre na parede interior do isolamento à medida que ele é empurrado através da bobina. Por exemplo, conforme mostrado na figura 5(b), enquanto o tarugo 90 tem superfícies de extremidade substancialmente verticais, o tarugo 91, que empurrará o tarugo 90 para fora da bobina à medida que o tarugo 91 é empurrado para dentro da bobina tem uma superfície de extremidade de avanço que é oblíquo em relação à vertical. Em tais situações, a extremidade de avanço do tarugo 90 terá uma tendência de emperrar com a parede interior superior do isolamento térmico. As superfícies curvilíneas expostas dos trilhos 16c embutidas na parede superior fornecerão uma superfície de baixo atrito sobre a qual o tarugo 90 continuará deslizar para fora da bobina, em vez de emperrar na bobina.

Nos exemplos citados da invenção, o isolamento térmico modelado com forma cilíndrica 14 pode ser substituído por qualquer outra estrutura adequada para montagem dos trilhos, ou estrutura de montagem, quando for exigida a montagem do trilho dentro da bobina de indução. Ou seja, a estrutura de montagem do trilho pode ser separada do isolamento térmico, se usado. Em geral, o isolamento térmico compreende um material substancialmente não magnético.

Os exemplos apresentados não limitam o escopo da invenção revelada. O escopo da invenção revelada é adicionalmente apresentado nas reivindicações anexas.

REIVINDICAÇÕES

Claims (3)

1. Sistema de suporte de tarugo sem mecanismo de resfriamento externo para suportar um tarugo eletricamente condutor (90) dentro de uma bobina de indução (12) enquanto o tarugo é aquecido indutivamente por um campo magnético estabelecido pelo fluxo de corrente CA na bobina de indução, o sistema de suporte de tarugo compreende pelo menos dois trilhos modelados de forma curvilínea (16a) arranjados dernro de uma bobina dc indução para assentar o tarugo eletricamente condutor (90); o sistema caracterizado pelo fato de que cada um dos pelo menos dois trilhos modelados de forma curvilínea (16a) compreende um material resistente ao calor localizado no interior de um isolamento térmico (14) dentro da bobina de indução, cada um dos pelo menos dois trilhos modelados de forma curvilínea tendo, cada um, extremidades opostas acopladas a um primeiro e segundo elementos de suporte lateral (18), os primeiros c segundo elementos de suporte lateral sendo acoplados um ou outro por um elemento de união (20) localizado fora do isolamento térmico; e primeiro e segundo elementos de união em forma de arco (24) localizados adjacentes com relação às extremidades respectivas dos pelo menos dois trilhos modelados de forma curvilínea (16a) e o primeiro e segundo elementos de suporte lateral (18) acoplados, cada um do primeiro e segundo elementos de união em forma de arco tendo uma abertura recebendo as extremidades adjacentes do elemento de união (20), pelo qual a posição de cada um dos pelo menos dois trilhos modelados de forma curvilínea (16a) e os primeiro e segundo elementos de suporte lateral (18) acoplados podem ser realocados para ajustar a posição de pelo menos um dos pelo menos dois trilhos modelados de forma curvilínea em torno do interior do isolamento térmico (14).

2. Sistema de suporte de tarugo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento de união (20) compreende uma barra.

3. Sistema de suporte de tarugo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o material resistente ao calor dos pelo menos dois trilhos modelados de forma curvilínea compreende um sialon.