ES2280590T3 - Una disposicion de soporte para un molde de fundicion por centrifugacion. - Google Patents
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Abstract
Una disposición de soporte para un molde de fundición por centrifugación, incluyendo una porción de molde superior (10) y una porción de molde inferior (20), que son relativamente y axialmente desplazables entre una posición de molde abierto y una posición de molde cerrado, y que están montadas respectivamente y rotativamente en un soporte superior (30) y en un soporte inferior (40) que están fijados a una estructura de máquina (E) para la fundición por centrifugación, caracterizada porque el soporte inferior (40) incluye: un primer aro plano (41) fijado a la estructura de máquina (E) ortogonalmente al eje de la porción de molde inferior (20) y que presenta un intervalo radial en relación a la porción de molde inferior (20); una jaula anular (42) conteniendo al menos una alineación circular de cajas pasantes axiales (43), que soportan esferas respectivas (44) asentadas en el primer aro plano (41), presentando dicha jaula anular (42) intervalos radiales en relación a la estructura de máquina(E) y a la porción de molde inferior (20), respectivamente; y un segundo aro plano (45), que está asentado en las esferas (44) de la jaula anular (42) inmediatamente debajo, con el fin de soportar axialmente la porción de molde inferior (20), y que presenta intervalos radiales en relación a la estructura de máquina (E) y a la porción de molde inferior (20), respectivamente, incorporando la porción de molde inferior (20) un asiento cónico anular (25), que es ortogonal y concéntrico al eje de dicha porción de molde inferior (20) y en el que asienta, cuando el molde (M) está cerrado, una guía cónica anular (15) que está incorporada en la porción de molde superior (10) ortogonalmente y concéntricamente al eje de dicha porción de molde superior (10).
Description
Una disposición de soporte para un molde de
fundición por centrifugación.
La presente invención se refiere a una
disposición de soporte para moldes de dos piezas usados en la
fundición por centrifugación de la jaula hecha de aluminio u otro
material adecuado a la pila de laminados de acero de un rotor de
motor eléctrico, en particular el rotor de motores eléctricos
pequeños, tales como los usados en los compresores herméticos de
pequeños sistemas de refrigeración.
Ya se conoce por la técnica anterior la
fundición efectuada por centrifugación de las jaulas de aluminio en
rotores, que están formadas por una pila de laminados de acero
anulares solapados provistos de agujeros que están alineados
longitudinalmente con los agujeros de los otros laminados de la
pila, con el fin de definir una pluralidad de canales axiales que
interconectan las caras externas de los laminados de extremo de la
pila y que están angularmente espaciados uno de otro a lo largo de
una alineación circular, que es concéntrica con el eje longitudinal
de la pila de laminación, pero radialmente espaciada en relación a
la cara lateral de la última, véase por ejemplo
US-2.381.616-A.
La pila de laminación, con su eje longitudinal
verticalmente dispuesto, se coloca en el interior de un molde que
define una cavidad anular inferior cerca de la cara externa de la
laminación de extremo inferior, y una cavidad superior, que es
sustancialmente cilíndrica o frustocónica, cerca de la cara externa
de la laminación de extremo superior y abierta a un canal para la
entrada de aluminio al molde.
Durante el vertido de aluminio, la pila de
laminación tiene su agujero central axial, en el que más tarde se
montará el eje del motor eléctrico, lleno de un núcleo, que tiene un
extremo superior sustancialmente nivelado con la laminación de
extremo superior, y una porción inferior de extremo superior
ensanchada, que asienta en un ensanchamiento de extremo inferior
respectivo del agujero central axial de la pila de laminación y
contra la porción de molde que define la cavidad inferior.
El aluminio es vertido a la cavidad inferior,
pasando a través de los canales axiales de la pila de laminación a
la cavidad inferior, llenando ésta última, los canales axiales, y la
cavidad superior, por este orden, y solidificando en una
configuración radial ascendente, cuando el molde gira alrededor de
su eje vertical y el metal se enfría.
A la terminación del vertido y la solidificación
del aluminio, el molde se abre y el rotor formado se somete a una o
más operaciones para eliminar el canal de entrada y despejar el
extremo adyacente del agujero central axial de la pila de
laminación, y para definir el perfil interior correcto para el aro
superior de la jaula de aluminio, que incluye además un aro
inferior de una sola pieza, que ya está formado por el molde, y una
pluralidad de barras formadas en el interior de los canales axiales
de la pila de laminación.
En la fundición por centrifugación de estos
rotores, las cavidades superior e inferior del molde y la pila de
laminación propiamente dicha se calientan, de modo que el aluminio
pasa a través de la cavidad superior y a través de los canales
axiales de la pila de laminación sin solidificar, llegando por
gravedad a la cavidad inferior, llenándola y comenzando a
solidificar, de fuera adentro y de abajo arriba, cuando el molde
gira.
Para que el molde que envuelve y bloquea por
arriba y por abajo la pila de laminación pueda girar alrededor de
su eje vertical longitudinal, las cavidades superior e inferior del
molde están montadas, respectivamente, sobre un soporte superior y
un soporte inferior que son soportados por la estructura del equipo
de fundición.
En las disposiciones de soporte del tipo
mencionado anteriormente, la aparición de desviaciones de
concentricidad y paralelismo entre los ejes de las cavidades
superior e inferior produce vibraciones en el molde y la pila de
laminación durante la rotación del molde, vibraciones que actúan en
el material metálico solidificado en las cavidades superior e
inferior.
Un problema principal producido por dichas
vibraciones del molde rotativo durante la solidificación del
aluminio, es que las barras de la jaula, que están formadas en el
interior de los canales axiales de la pila de laminación, e incluso
los aros tienden a presentar fisuras, rompiéndose las barras
transversalmente dentro de la pila de laminación en una forma no
perceptible por una verificación visual externa del rotor acabado.
La rotura o fisuración de una o más barras, o de los aros
superiores o inferiores de la jaula deteriorará considerablemente
la calidad del rotor y en consecuencia la eficiencia del motor
eléctrico a formar.
Una de las posibilidades para minimizar o
incluso eliminar la pérdida de calidad por excesivas vibraciones
del molde durante la solidificación del aluminio es montar ambas
cavidades del molde solamente en un soporte inferior, por lo que
los ejes de ambas partes del molde están unificados. Sin embargo, en
esta solución, las cavidades superior e inferior del molde son
guiadas por columnas que están fijadas a la cavidad inferior. La
cavidad superior es axialmente desplazable, guiada por las columnas,
para abrir y cerrar el molde, por lo que la cavidad superior es
retenida deslizantemente en las columnas, limitando
considerablemente la automatización de las operaciones de alimentar
la pila de laminación en el molde, y también la extracción del rotor
centrifugado, además de los problemas de concentricidad e
inclinación del rotor.
Con el fin de resolver las deficiencias de las
disposiciones de soporte para moldes de fundición por centrifugación
propuestas por la técnica anterior, la presente invención propone
una disposición de soporte de construcción relativamente simple,
que es eficiente para asegurar la rotación equilibrada del molde
durante la solidificación de la jaula en la pila de laminación,
evitar las vibraciones y las rotura de las partes componentes de la
jaula, en particular sus barras, y minimizar sustancialmente los
problemas de concentricidad e inclinación del rotor.
Un objeto más específico de la presente
invención es proporcionar una disposición de soporte, tal como se
ha mencionado anteriormente, que presenta las cavidades superior e
inferior del molde montadas rotativamente en soportes
respectivos.
La disposición de soporte de la presente
invención se aplica a un molde de inyección por centrifugación de
aluminio u otra aleación metálica, que es adecuado para formar
varias partes, tal como por ejemplo, la jaula de un rotor de motor
eléctrico usado en compresores herméticos.
El molde de inyección es del tipo que incluye
una porción de molde superior y una porción de molde inferior, que
son axialmente desplazables entre una posición de molde abierto y
una posición de molde cerrado y están montadas respectivamente y
rotativamente en un soporte superior y en un soporte inferior que
están fijados a una estructura de máquina para inyección por
centrifugación.
Según la invención, el soporte inferior incluye:
un primer aro plano fijado a la estructura de máquina,
ortogonalmente al eje de la porción de molde inferior, y
presentando un intervalo radial en relación a la porción de molde
inferior; una jaula anular que tiene cajas pasantes axiales que
soportan esferas respectivas asentadas en el primer aro plano,
presentando dicha jaula anular intervalos radiales en relación a la
estructura de la máquina y a la porción de molde inferior,
respectivamente; y un segundo aro plano, que asienta por la parte
inferior en las esferas de la jaula anular inmediatamente debajo,
con el fin de apoyar axialmente la porción de molde inferior, y que
presenta intervalos radiales en relación a la estructura de máquina
y a la porción de molde inferior, respectivamente.
Esta disposición constructiva permite un cierto
desplazamiento radial relativo entre la porción de molde inferior y
la estructura de máquina, estando libre la jaula anular de esferas
para ajustarse radialmente entre dos aros planos consecutivos.
Así, la porción de molde inferior puede ser
desplazada de modo que su eje esté alineado con el eje de la porción
de molde superior.
Con el fin de poner la porción de molde inferior
en una posición operativa alineada con la porción de molde
superior, la primera incorpora un asiento cónico superior anular,
que es ortogonal y concéntrico a su eje y en el que asienta, cuando
el molde está cerrado, una guía cónica anular incorporada en la
porción de molde superior ortogonalmente y concéntricamente al eje,
y en el que asienta, cuando el molde está cerrado, una guía cónica
anular incorporada en la porción de molde superior ortogonalmente y
concéntricamente al eje de la porción de molde superior.
La invención se describirá a continuación, con
referencia a los dibujos anexos, en los que:
La figura 1 es una vista en sección vertical
diametral simplificada de un molde de inyección en la condición
cerrada y usando la disposición de soporte de la presente
invención.
La figura 2 es una vista en sección diametral
ampliada del soporte de autoalineación inferior usado en el molde
ilustrado en la figura 1.
Y la figura 3 es una vista ampliada de parte del
molde ilustrado en la figura 1, que representa el asiento de la
guía cónica anular contra el asiento cónico anular.
Las figuras de los dibujos anexos ilustran la
disposición de soporte aplicada a un molde de inyección por
centrifugación de una jaula de aluminio, que se incorpora en una
pila de laminación de un rotor de motor eléctrico, cuya
construcción es bien conocida en la técnica anterior. Sin embargo,
se deberá entender que la presente disposición de soporte puede ser
aplicada a moldes para la inyección por centrifugación de otras
partes que pueden ser afectadas negativamente por la desalineación
entre las partes de molde durante la solidificación del metal
inyectado caliente.
El molde ilustrado M incluye una porción de
molde superior 10, y una porción de molde inferior 20, que son
relativamente y axialmente desplazables entre posiciones del molde
superior 10 que definen una cavidad superior 11 y que incorporan un
saliente tubular superior 12 para suministro de metal líquido. Con
el fin de poder girar alrededor de su eje durante la centrifugación
del metal líquido en la fase de solidificación dentro del molde M,
la porción de molde superior 10 está montada en un soporte S de una
máquina de inyección por centrifugación por medio de un soporte
superior 30 incluyendo dos soportes rodantes.
La porción de molde inferior 20 define una
cavidad inferior 21 a asociar operativamente con la cavidad superior
11, al cierre del molde M con el fin de definir la cámara impelente
que se llenará el metal líquido. En el ejemplo ilustrado, ambas
cavidades de molde están asociadas respectivamente con las dos caras
de extremo opuesto de una pila de laminación L de un rotor a
formar. La porción de molde inferior 20 está montada en la
estructura de máquina E por medio de un soporte inferior 40 que
presenta características de autoalineación, como se describirá más
delan-
te.
te.
En la construcción ilustrada, la cavidad
inferior está formada por un bloque de molde inferior 22 asentado
en muelles 23 soportados por la porción de molde inferior 20, que
permiten que ésta última sea comprimida elásticamente contra la
porción de molde superior 10. Según la invención, el soporte
inferior 40 incluye un primer aro plano 41 generalmente hecho de
acero, que está fijado a la estructura de máquina E, en una posición
ortogonal al eje de la porción de molde inferior 20 y que presenta
un cierto intervalo radial que es interno en relación a la
superficie adyacente de la porción de molde inferior 20, permitiendo
que ésta última sea desplazada radialmente en cualquier dirección,
una extensión suficiente para anular las disalineaciones entre el
eje de ambas porciones del
molde M.
molde M.
En el primer plano 41 está montada una jaula
anular 42, en forma de un aro plano, que está provista de dos
alineaciones circulares concéntricas de cajas pasantes axiales 43
que retendrán y soportarán esferas respectivas 44 con un diámetro
mayor que el grosor de la jaula, y que asientan en el primer aro
plano 41. La jaula anular 42 está dimensionada para presentar
intervalos radiales, que son externos e internos en relación a la
estructura de máquina E y a la porción de molde inferior 20,
respectivamente. Así, la jaula anular 42 puede ser desplazada
radialmente y relativamente sobre el aro plano 41, a los
desplazamientos radiales relativos entre la porción de molde
inferior 20 y la estructura de máquina E en el proceso de
autoalineación de ambas porciones de molde. Se deberá entender que
la jaula anular 42 podría presentar una, dos o más alineaciones
circulares o helicoidales concéntricas de las cajas pasantes
axiales 43.
El soporte inferior 40 incluye además un segundo
aro plano 45 que presenta intervalos radiales, que son externos e
internos en relación a la estructura de máquina E y a la porción de
molde inferior 20, respectivamente, en una posición que es
ortogonal y concéntrica en relación al eje de la porción de molde
inferior 20, con el fin de asentar en las esferas 44 de la jaula
anular 42 inmediatamente debajo, soportando axialmente la porción
de molde inferior 20.
Los intervalos radiales externos e internos del
segundo aro plano 45 permiten que éste último sea desplazado
radialmente, mientras que está asentado en las esferas 44, con el
fin de poner los ejes de las porciones de molde en una condición
alineada. Con el fin de que ambas porciones del molde M se pongan en
una condición de alineación de sus ejes, la porción de molde
inferior 20 incorpora un asiento cónico anular 25, que es ortogonal
y concéntrico al eje de la porción de molde inferior 20, y contra el
que asienta, cuando el molde M se pone en la posición cerrada, una
guía cónica anular 15 incorporada en la porción de molde superior
ortogonalmente y concéntricamente al eje del último.
El cierre del molde M por el asiento mutuo
directo o indirecto de la porción de molde superior 10 y la porción
de molde inferior 20 tiene lugar antes del asiento de la guía cónica
anular en el asiento cónico anular 25, dado que los muelles 23 que
sostienen el bloque de molde inferior 22 son comprimidos hasta el
final de la aproximación de las partes y su alineación geométrica
axial por accionamiento de las dos superficies cónicas anulares
cooperantes.
En la realización ilustrada, en el segundo aro
plano 45 está asentado en uno más pares de soportes formados por
otra jaula anular 46, que es igual a la primera y sobre la que
asienta otro aro plano 47 internamente fijado a la porción de molde
inferior 20 y que presenta un intervalo radial que es externo en
relación a la estructura de máquina E. Se deberá entender que la
invención no se limita a dos pares de soportes, que se definen por
una jaula anular y un aro plano superior fijado a la porción de
molde inferior, y que asientan por la parte inferior en un primer
aro plano fijado a la estructura de máquina.
Claims (5)
1. Una disposición de soporte para un molde de
fundición por centrifugación, incluyendo una porción de molde
superior (10) y una porción de molde inferior (20), que son
relativamente y axialmente desplazables entre una posición de molde
abierto y una posición de molde cerrado, y que están montadas
respectivamente y rotativamente en un soporte superior (30) y en un
soporte inferior (40) que están fijados a una estructura de máquina
(E) para la fundición por centrifugación, caracterizada
porque el soporte inferior (40) incluye: un primer aro plano (41)
fijado a la estructura de máquina (E) ortogonalmente al eje de la
porción de molde inferior (20) y que presenta un intervalo radial
en relación a la porción de molde inferior (20); una jaula anular
(42) conteniendo al menos una alineación circular de cajas pasantes
axiales (43), que soportan esferas respectivas (44) asentadas en el
primer aro plano (41), presentando dicha jaula anular (42)
intervalos radiales en relación a la estructura de máquina (E) y a
la porción de molde inferior (20), respectivamente; y un segundo aro
plano (45), que está asentado en las esferas (44) de la jaula
anular (42) inmediatamente debajo, con el fin de soportar
axialmente la porción de molde inferior (20), y que presenta
intervalos radiales en relación a la estructura de máquina (E) y a
la porción de molde inferior (20), respectivamente, incorporando la
porción de molde inferior (20) un asiento cónico anular (25), que
es ortogonal y concéntrico al eje de dicha porción de molde inferior
(20) y en el que asienta, cuando el molde (M) está cerrado, una
guía cónica anular (15) que está incorporada en la porción de molde
superior (10) ortogonalmente y concéntricamente al eje de dicha
porción de molde superior (10).
2. La disposición expuesta en la reivindicación
1, caracterizada porque la jaula anular (42) tiene forma de
un aro plano con un grosor inferior al diámetro de las esferas
(44).
3. La disposición expuesta en la reivindicación
1, caracterizada porque la jaula anular (42) tiene dos
alineaciones circulares o helicoidales concéntricas de cajas
(43).
4. La disposición expuesta en cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque incluye
además al menos un conjunto de soporte adicional formado por otra
jaula anular (46) que soporta otro aro plano (47) internamente
fijado a la porción de molde inferior (20) y que presenta un
intervalo radial en relación a la estructura de máquina (E),
estando asentado cada conjunto de soporte adicional en un conjunto
de soporte inmediatamente debajo, definiéndose el conjunto de
soporte inferior por el segundo aro plano (45) y por la jaula
anular inferior (42) asentada en el primer aro plano (41).
5. La disposición expuesta en la reivindicación
4, caracterizada porque las jaulas anulares (42, 46) de cada
conjunto de soporte son iguales entre sí.
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