ES2222288T3 - Aparato para soldadura en fase de vapor que opera con vapor sobrecalentado. - Google Patents
Aparato para soldadura en fase de vapor que opera con vapor sobrecalentado.Info
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Abstract
Instalación de soldadura en fase de vapor con al menos una zona de soldadura (6) y una zona de procesamiento (5, 7), un depósito colector de líquido primario (11) para la recepción de un líquido primario, donde la instalación de soldadura en fase de vapor incluye además un dispositivo calefactor (1) para llevar el líquido primario a la fase de vapor, caracterizado porque el dispositivo calefactor (1) está dispuesto fuera de las zonas de soldadura y de procesamiento (5, 7, 6) y está unido mediante una conducción de fluido (13) del líquido primario a un módulo calefactor (2) de la zona de soldadura, que se encuentra en unión de fluido con de la zona de soldadura (6), y a un módulo calefactor (2) de la zona de procesamiento, que se encuentra en unión de fluido con de la zona de procesamiento (5, 7), donde por medio de la conducción de fluido (13) del líquido primario se puede introducir vapor del líquido primario en el módulo calefactor (2) de la zona de soldadura y en el módulo calefactor (2)de la zona de procesamiento, y porque están previstas herramientas reguladoras para ajustar, con independencia entre sí, los rendimientos caloríficos del módulo calefactor (2) de la zona de soldadura y del módulo calefactor (2) de la zona de procesamiento, para regular así en función de las zonas la temperatura del vapor recalentado.
Description
Aparato para soldadura en fase de vapor que opera
con vapor sobrecalentado.
La presente invención se refiere a una
instalación de soldadura en fase de vapor según el preámbulo de la
reivindicación 1, así como a un procedimiento según el preámbulo de
la reivindicación 7, como se conoce por ejemplo por la patente FR
2499228.
Como es sabido, en la soldadura en fase de vapor
se libera energía en forma de calor al condensarse una fase de
vapor saturado en la superficie del componente que se pretende
soldar, con lo cual se crea la unión del componente a la pista
conductora. La fase de vapor saturado está provocada por un líquido
primario en ebullición, estando determinada la temperatura del
proceso de soldadura por el punto de ebullición del líquido
primario. Aunque el procedimiento de soldadura con vapor saturado
se caracteriza por una temperatura de soldadura definida con
exactitud, con un calentamiento regular del componente que se
pretende soldar, y por ello resulta apropiado especialmente para el
tratamiento de componentes con capacidades caloríficas muy
diferentes, este procedimiento muestra una cierta limitación,
debido a que la temperatura de soldadura no se puede elegir
libremente de manera sencilla, al estar precisamente determinada por
el punto de ebullición del líquido primario.
Una mejora en este aspecto se consigue mediante
instalaciones en las que el vapor no se encuentra en dependencia
directa de su fase líquida. Aquí se evaporan completamente pequeñas
cantidades de líquido primario en el espacio de soldadura de la
instalación, con lo cual se pueden producir posteriormente, y de
forma muy rápida, las cantidades de vapor necesarias y por tanto se
pueden regular también, dentro de ciertos límites, las cantidades
de calor que se ofrecen. No obstante, este principio se basa en el
hecho de que la temperatura de ebullición del líquido primario
forma una temperatura límite superior, con lo cual las posibles
variaciones intencionadas de la temperatura durante todo el proceso
de soldadura sólo serían posibles mediante tiempos de parada en el
vapor de los grupos de piezas que se pretende soldar. Esto tiene
como consecuencia o bien que el rendimiento de una instalación de
este tipo se ve claramente limitado por los largos tiempos de
parada o bien que ciertos grupos de piezas, que necesitan un tipo
especial de variaciones de temperatura, no se pueden procesar de
ningún modo en circunstancias determinadas.
Además, en el estado actual de la técnica, por
ejemplo, en la patente GB-2190867 y en la patente WO
98/41352 se informa sobre instalaciones de soldadura en fase de
vapor que utilizan vapor recalentado para regular así la temperatura
del proceso. Así, por ejemplo, por la patente GB-2
190 867 se conoce un procedimiento y un dispositivo en el cual, por
medio de un dispositivo calefactor apropiado, se suministra vapor
recalentado en de la zona de soldadura, que en una cierta altura se
condensa por medio de elementos refrigeradores y se reconduce a
través de un filtro hacia un depósito colector de líquido para el
líquido primario. En todo caso, en esta instalación conocida no se
puede ajustar un perfil complicado de temperatura manteniendo al
mismo tiempo un rendimiento elevado.
Por ello un objetivo de la presente invención
consiste en proporcionar una instalación mejorada de soldadura en
fase de vapor y un procedimiento para la explotación de una
instalación de soldadura en fase de vapor, permitiendo ajustar un
perfil de temperatura necesario para el proceso de soldadura y
manteniendo al mismo tiempo un rendimiento elevado en cuanto a los
grupos de piezas que se van soldando.
Este objetivo se resuelve con la instalación de
soldadura en fase de vapor según la reivindicación 1 y con el
procedimiento para la explotación de una instalación de soldadura
en fase de vapor según la reivindicación 7.
En correspondencia con la presente invención,
mediante el mecanismo dispositivo calefactor se lleva el líquido
primario a la fase de vapor, lo que puede tener lugar con una
presión ajustable o predeterminada y a continuación se conduce por
medio del conducto de fluido del líquido primario hacia los
diferentes módulos calefactores. En los módulos calefactores el
vapor se puede recalentar, mediante regulación del rendimiento
calefactor, hasta alcanzar una temperatura deseada. El vapor
recalentado se puede conducir por medio de toberas o por convección
hacia los grupos de piezas que se procesan en las diferentes zonas.
De esta forma pueden trabajar con el vapor del mismo líquido
primario tanto de la zona de procesamiento, que puede servir por
ejemplo como zona de precalentamiento o como segunda zona de
soldadura, como también de la zona de soldadura. Esto minimiza los
costes de explotación de una instalación de este tipo, y al mismo
tiempo las temperaturas de las zonas se pueden elegir libremente y
permiten un ajuste individual del perfil de soldadura, como suele
ocurrir en las instalaciones por convección más difundidas. La
instalación conforme a la invención permite por tanto establecer un
perfil individual de la temperatura del proceso de soldadura de
reflujo, sin que el rendimiento de esta instalación dependa
primordialmente del tiempo de parada de los grupos de piezas que se
pretende procesar en una zona de condensación.
En un perfeccionamiento preferido de la presente
invención la conducción de fluido del líquido primario incluye
elementos de válvula regulables individualmente, de forma que la
cantidad de vapor se puede introducir de forma regulada en el
módulo calefactor de de la zona de soldadura y en el módulo
calefactor de de la zona de procesamiento.
Esta forma de realización permite regular, además
de la temperatura del vapor recalentado producido en los módulos
calefactores en cuestión, la cantidad de vapor recalentado, para
satisfacer individualmente las necesidades de vapor recalentado
para los diferentes grupos de piezas en de la zona de soldadura o en
de la zona de procesamiento. Esto conlleva un nuevo acortamiento
del tiempo de parada pues, por ejemplo, en los grupos de piezas que
presentan componentes con una capacidad de absorción calorífica
relativamente elevada se puede aumentar, ampliando la cantidad de
vapor recalentado suministrado, la cantidad de calor que se quiere
transferir por unidad de tiempo.
En otra forma de realización preferida la
instalación de soldadura en fase de vapor incluye una unión de
fluido para la evacuación de líquido primario y de su vapor, de
forma que el líquido primario evacuado y su vapor se pueden
reconducir hacia el depósito colector de líquido primario y/o hacia
el elemento calefactor para continuar con la producción de
vapor.
Como la instalación de soldadura en fase de vapor
según la invención sólo puede funcionar con un líquido primario, el
líquido primario condensado en de la zona de procesamiento o en de
la zona de soldadura se puede reconducir en un tubo común al
depósito colector de líquido primario o al elemento calefactor que
funciona como productor de vapor. De forma ventajosa está previsto
aquí un elemento de filtro correspondiente en esta unión de fluido,
para limpiar el líquido primario condensado que se reconduce.
En otra forma de realización ventajosa el
dispositivo calefactor para la evaporación del líquido primario está
compuesto por elementos calentadores parciales, y en el módulo
calefactor de de la zona de soldadura está previsto al menos un
elemento calentador parcial.
Se puede con la estructura modular del elemento
de calefacción, por tanto, evaporar rápidamente, en caso de
necesidad, líquido primario adicional en el módulo calefactor de la
zona de soldadura y a continuación recalentarlo. Para ello la
conducción de fluido del líquido primario presenta convenientemente
una unión con el depósito colector de líquido primario, de forma
que en el módulo calefactor de de la zona de soldadura se dispone
continuamente de líquido primario.
En un perfeccionamiento preferido de la presente
invención está previsto otro elemento calentador parcial en el
módulo calefactor de de la zona de procesamiento.
Si está previsto un elemento calentador parcial
para la evaporación de líquido primario, tanto en el módulo
calefactor de de la zona de procesamiento como en el módulo
calefactor de de la zona de soldadura, se puede renunciar
completamente a un módulo calefactor común para la evaporación de
líquido primario, y la conducción de fluido del líquido primario se
puede construir de tal modo que transporte únicamente líquido
primario al módulo calefactor de de la zona de procesamiento y al
módulo calefactor de de la zona de soldadura. Ello supone una
estructura más sencilla de este sistema de conducciones, y reduce
las pérdidas totales de la instalación, pues se evitan las pérdidas
que se producen en el transporte del vapor.
En otra forma de realización de la presente
invención está prevista al menos una segunda zona de procesamiento,
con lo cual de la zona de procesamiento sirve como zona de
precalentamiento y la segunda zona de procesamiento como zona de
refrigeración y la segunda zona de procesamiento se encuentra en
unión de fluido con un segundo módulo calefactor de de la zona de
procesamiento, en el cual se puede introducir líquido primario,
vapor o ambos a través de la conducción de fluido del líquido
primario.
Al disponer de al menos una segunda zona de
procesamiento, que a su vez dispone de un módulo de zonas de
calefacción asociado, se pueden conseguir perfiles de calefacción
más complejos para el proceso de soldadura. Así, por ejemplo, la
disponibilidad de dos zonas de procesamiento, cada una con su
correspondiente módulo calefactor de zona de procesamiento, que
sirve como zona de precalentamiento, con una zona de soldadura y
otra zona de procesamiento, que sirve como zona de refrigeración,
permite establecer un perfil individual de la temperatura dentro de
un amplio margen. Por otra parte cabe imaginar también que, en
combinación con de la zona de procesamiento, con la segunda zona de
procesamiento y de la zona de soldadura estén previstas otras zonas
de procesamiento, que no funcionen por medio de vapor recalentado,
sino que presenten módulos calefactores convencionales por
convección y/o por infrarrojos.
Según otro punto de vista, la presente invención
se refiere a un procedimiento para explotar una instalación de
soldadura en fase de vapor, en la cual, por medio de un elemento
calentador se evapora un líquido primario, caracterizándose el
procedimiento porque en un módulo calefactor de zona de soldadura,
en unión de fluido con una zona de soldadura, y en un módulo
calefactor de zona de procesamiento, en unión de fluido con una
zona de procesamiento, el vapor del líquido primario se recalienta
por zonas y de forma regulable.
En otra forma de realización preferida, la
temperatura en de la zona de procesamiento y en de la zona de
soldadura se ajusta regulando la cantidad del vapor recalentado que
se introduce y/o la temperatura del vapor recalentado.
Las ventajas del procedimiento según la invención
se han expuesto ya en relación con las formas de realización del
dispositivo según la invención.
La presente invención se describe ahora por medio
de un ejemplo detallado, con ayuda de la siguiente descripción
gráfica.
En la figura se indica con la cifra de referencia
11 un depósito colector para un líquido primario. Aquí se pueden
utilizar como líquido primario los medios ya conocidos y utilizados
en las instalaciones convencionales de soldadura en fase de vapor
(por ejemplo Galden). Además en la instalación de soldadura en fase
de vapor según la invención se puede utilizar también agua como
líquido primario. El depósito colector 11 está unido, a través de
una bomba 12 y un tubo de admisión, a un elemento calentador 1, que
sirve como generador de vapor.
El elemento calentador 1 está unido a través de
una válvula de bloqueo 15 con una conducción de fluido para líquido
primario 13, que a su vez está unida a varios módulos calefactores
2. En esta forma de realización hay tres módulos calefactores 2 que
están asociados en cada caso a tres zonas de procesamiento, que
sirven como zonas de precalentamiento 5. Otro módulo calefactor 2
está asociado a una zona de soldadura 6 y un quinto módulo
calefactor 2 está asociado a una zona de refrigeración 7. En el
lado de entrada de cada módulo calefactor de este tipo está
previsto un elemento de válvula 8, construido preferiblemente como
válvula regulable, para poder elegir la cantidad de vapor que se
introduce en el módulo calefactor correspondiente, según las
circunstancias del proceso de soldadura, esto es, según la
temperatura, etc. que se necesite. En los módulos calefactores 2
están previstos dispositivos calefactores no representados en la
figura, cuyo rendimiento calefactor puede regularse, de forma que el
vapor introducido en cada módulo calefactor se puede recalentar de
forma individual para cada una de las zonas 5, 6 y 7. A ser posible
los dispositivos calefactores están construidos de tal forma que se
disponga, aunque se necesiten grandes cantidades de vapor, de un
rendimiento calorífico suficiente para permitir el recalentamiento
a una temperatura de procesamiento necesaria. Entre los módulos
calefactores 2 y las respectivas zonas de procesamiento asociadas 5,
6 y 7 están previstas las respectivas válvulas de admisión 3.
Además las zonas de procesamiento 5, 6 y 7 están unidas por medio
de un tubo colector 9, y a través de una válvula 10, a un filtro 4,
que a su vez está unido a través de otra válvula 10 al elemento
calefactor 1.
Durante el funcionamiento se transporta, por
medio de la bomba 12, líquido primario al elemento calefactor, desde
donde pasa a la fase de vapor. La producción de vapor en el
elemento calefactor 1 puede tener lugar con una presión regulable o
preestablecida. El vapor recalentado hasta la temperatura apropiada
se conduce a través de una unión de fluido hasta de la zona de
procesamiento o zona de soldadura correspondiente. Allí, por medio
de convección o de toberas, previstas por ejemplo en los módulos
como zonas de chapa perforada o como soportes de tobera, se
transfiere dicho vapor a los grupos de piezas. Un grupo de piezas
14 que se pretende soldar se introduce en la primera de las zonas
de precalentamiento 5 una vez que en la instalación se ha ajustado
el perfil de temperatura necesario para el proceso de soldadura,
esto es, cuando las diferentes zonas de precalentamiento 5, de la
zona de soldadura 6 y de la zona de refrigeración 7 han alcanzado
su temperatura de funcionamiento deseada. El vapor recalentado, que
en las diferentes zonas de procesamiento o de soldadura ha
intercambiado energía calorífica, sobre todo en forma de energía
cinética, con el grupo de piezas sobre el que se trabaja, se
condensa parcialmente en algunas zonas de procesamiento y es
conducido hacia el filtro 4 por medio del tubo colector 9 y a
través del elemento de válvula 10. Desde el filtro 4 el líquido
primario depurado se reconduce de nuevo hacia el elemento
calefactor 1 o hacia el generador de vapor.
Para la regulación del proceso de soldadura en su
conjunto está prevista una regulación electrónica no representada en
la figura, por ejemplo en forma de un microprocesador o de un PC.
Para ello las temperaturas de las diferentes zonas de procesamiento
y de soldadura se controlan por medio de sensores debidamente
situados, y los correspondientes módulos calefactores, como también
las válvulas reguladoras 8, se direccionan de forma que en las
diferentes zonas se mantengan las temperaturas de acuerdo con el
perfil de soldadura predeterminado.
Como ya hemos mencionado al principio, el
elemento calentador 1 o el generador de vapor puede estar previsto
también en forma modular como elemento parcial en uno, en varios o
en todos los módulos calefactores 2. Además, no todas las zonas de
procesamiento tienen que estar unidas necesariamente con los
correspondientes módulos calefactores. Así, por ejemplo, dos de las
zonas de precalentamiento 5 de un módulo calefactor común podrían
recibir el suministro de vapor recalentado cada una a través de una
válvula o una tobera regulable. Además, las diferentes zonas de
procesamiento y de soldadura pueden incluir otros dispositivos
calefactores, por ejemplo, un panel radiante o una calefacción por
convección, o una combinación de ambos.
También cabe la posibilidad de que de la zona de
soldadura se divida en dos o más zonas disponiendo, por ejemplo,
los elementos calefactores regulables por separado en de la zona de
soldadura.
Claims (8)
1. Instalación de soldadura en fase de vapor con
al menos una zona de soldadura (6) y una zona de procesamiento (5,
7), un depósito colector de líquido primario (11) para la recepción
de un líquido primario, donde la instalación de soldadura en fase
de vapor incluye además un dispositivo calefactor (1) para llevar
el líquido primario a la fase de vapor, caracterizado porque
el dispositivo calefactor (1) está dispuesto fuera de las zonas de
soldadura y de procesamiento (5, 7, 6) y está unido mediante una
conducción de fluido (13) del líquido primario a un módulo
calefactor (2) de la zona de soldadura, que se encuentra en unión
de fluido con de la zona de soldadura (6), y a un módulo calefactor
(2) de la zona de procesamiento, que se encuentra en unión de
fluido con de la zona de procesamiento (5, 7),
donde por medio de la conducción de fluido (13)
del líquido primario se puede introducir vapor del líquido primario
en el módulo calefactor (2) de la zona de soldadura y en el módulo
calefactor (2) de la zona de procesamiento, y porque
están previstas herramientas reguladoras para
ajustar, con independencia entre sí, los rendimientos caloríficos
del módulo calefactor (2) de la zona de soldadura y del módulo
calefactor (2) de la zona de procesamiento, para regular así en
función de las zonas la temperatura del vapor recalentado.
2. La instalación de soldadura en fase de vapor
según la reivindicación 1, caracterizada porque la conducción
de fluido (13) del líquido primario presenta elementos de válvula
(8) regulables, de forma que en el módulo calefactor (2) de la zona
de soldadura y en el módulo calefactor (2) de la zona de
procesamiento se puede introducir una cantidad de vapor del líquido
primario regulada en todo momento.
3. La instalación de soldadura en fase de vapor
según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la
instalación de soldadura en fase de vapor incluye una unión de
fluido (9) para evacuar líquido primario, de forma que el líquido
primario evacuado de la zona de procesamiento (5, 7) y de la zona de
soldadura (6) se puede reconducir hacia el depósito colector (11) de
líquido primario y/o hacia el elemento calentador (1).
4. La instalación de soldadura en fase de vapor
según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque
el dispositivo calefactor para la evaporación del líquido primario
está compuesto por elementos calentadores parciales y en el módulo
calefactor (2) de la zona de soldadura está previsto al menos un
elemento calentador parcial.
5. La instalación de soldadura en fase de vapor
según la reivindicación 4, caracterizada porque está previsto
otro elemento calentador parcial en el módulo calefactor (2) de la
zona de procesamiento.
6. La instalación de soldadura en fase de vapor
según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque
está prevista al menos una segunda zona de procesamiento, donde de
la zona de procesamiento sirve como zona de precalentamiento (5) y
la segunda zona de procesamiento como zona de refrigeración (7), y
la segunda zona de procesamiento se encuentra en unión de fluido con
un segundo módulo calefactor (2) de la zona de procesamiento, en el
cual se puede introducir vapor del líquido primario a través de la
conducción de fluido (13) del líquido primario.
7. Procedimiento para la explotación de una
instalación de soldadura en fase de vapor donde por medio de un
dispositivo calefactor se evapora líquido primario,
caracterizado porque el vapor del líquido primario se
introduce, recalentado de forma regulable, por zonas y a través de
una conducción de fluido (13) de líquido primario, en una zona de
procesamiento (5, 7) y en una zona de soldadura (6) y porque el
dispositivo calefactor (1) está dispuesto fuera de las zonas de
soldadura y de procesamiento (5, 6, 7).
8. Procedimiento según la reivindicación 7,
caracterizado porque la temperatura en de la zona de
procesamiento (5, 7) y en de la zona de soldadura (6) se ajusta
regulando la cantidad del vapor recalentado que se introduce y/o la
temperatura del vapor recalentado.
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