ES2635725T3

ES2635725T3 - Autoclave controlada por Microhilo y Metodo

Info

Publication number: ES2635725T3
Application number: ES08728160.6T
Authority: ES
Inventors: Brian L. Clothier
Original assignee: TSI Technologies LLC
Current assignee: TSI Technologies LLC
Priority date: 2007-01-23
Filing date: 2008-01-23
Publication date: 2017-10-04
Anticipated expiration: 2028-01-23
Also published as: US20120205837A1; US20080175753A1; US9126170B2; US8192080B2; CN101646485A; CN101646485B; JP5424896B2; JP2010516516A

Abstract

Aparato (120) para el tratamiento de un objeto (148), que comprende una cámara (122) configurada para contener dicho objeto (148) que se va a tratar, un elemento sensor (150) para asociarlo a dicho objeto (148) capaz de medir un parámetro relativo a la temperatura del objeto (148) durante el tratamiento de este último, y un detector (144), caracterizado porque dicho elemento sensor (150) es un sensor de microhilo magnéticamente susceptible (150) que funciona generando una respuesta de remagnetización que depende de la temperatura bajo la influencia de un campo magnético alternativo aplicado, dicha respuesta de remagnetización se encuentra: (1) correlacionada con dicho parámetro de temperatura durante dicho tratamiento de dicho objeto, (2) definida por al menos un pulso detectable de perturbación de campo magnético, y (3) que difiere por debajo y por encima al menos en una temperatura del punto de consigna, y dicho detector (144) incluye un conjunto de antena (132, 134) proximal a dicha cámara (120) que se acciona generando dicho campo magnético alterno en la zona de dicho sensor, y detectando dicha respuesta de remagnetización de dicho sensor como una medida de dicho parámetro.

Description

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flujo magnético durante el pulso dar lugar a una subida en pico del flujo derivado en el tiempo. En consecuencia, un pico de tensión se observará en una bobina receptora colocada en la proximidad del elemento y el lector puede correlacionar ese pico de tensión a la presencia de un elemento microhilo en el campo.

[0022] Los microhilos amorfos recubiertos de vidrio 20 de la técnica anterior producidos por el método de Taylor se pueden fabricar de modo que exhiban coercitividades muy bajas (sustancialmente de menos de 10A / m), altas permeabilidades relativas (sustancialmente superior de 20000) sustancialmente cero o ligeramente positivas magnetostriciones, y grandes discontinuidades de Barkhausen (que significa que el agrupamiento existe esencialmente sólo en los estados magnéticos bimodales).

[0023] Es importante saber las propiedades de remagnetización de los microhilos 20 y distinguir tales microhilos de otros tipos de elementos magnéticos de la técnica anterior. Haciendo referencia a la Figura 3C (véase la Patente de Estados Unidos Nº 6.556.139) se verá que la anchura del pico de remagnetización (medido a un nivel de amplitud media) era de rango de 25-80 microsegundos para un microhilo amorfo recubierto de vidrio. En contraste (ver Figura 3B), los marcadores o las etiquetas disponibles comercialmente de Sensormatic Co. comprenden un moldeo de alambre amorfo con amplia discontinuidad de Barkhausen. La anchura del pico estaba en el rango aproximado de 200500 microsegundos o más. Por último (véase Figura 3A), el ancho del pico era alrededor de 1-2 milisegundos para las tiras amorfas que normalmente se utilizan en los marcadores o las etiquetas anti-hurto de tiendas, por ejemplo, un marcador o etiqueta Meto GmbH de 32 mm. Por lo tanto, los microhilos del tipo ilustrado en la Figura 1 exhiben picos de remagnetización extremadamente cortos que permiten discriminar una respuesta de microhilo a partir del ruido de fondo tal como el causado por la interacción de campo con otros objetos externos.

[0024] Zhukov et al., J. Mater. Res. No. 15 10 Oct. (2000) describen la generación de marcadores de múltiples bits cuando se utilizan múltiples segmentos amorfos de alambre recubiertos de vidrio, donde cada uno tiene una dimensión diferente (longitud, diámetro bruto, etc.) o propiedad magnética (por ejemplo, campo coercitivo). Por ejemplo, si una pluralidad de elementos de microhilo magnético exhiben diferentes coercitividades, respectivamente, cada uno de sus únicos picos de remagnetización puede ser detectado en cada período de campo magnético, y su patrón puede ser reconocido, por ejemplo, con los métodos descritos en la patente de EE.UU. No. 4.203.544. La Patente de Estados Unidos No. 5.729.201 describe un método para diferenciar dicha pluralidad de alambres, incluso aunque tengan las mismas propiedades magnéticas y dimensión. Un elemento permanente de campo de polarización de imán en la proximidad del alambre sirve para diferenciar la amplitud del campo magnético externo generado por un lector que se requiere exceda la fuerza coercitiva para la remagnetización de cada elemento magnético por medio de sus diferentes proximidades para cada segmento de alambre individual. Esto conduce a una diferencia de fase en los picos de remagnetización detectados, lo que permite la diferenciación de los elementos individuales.

[0025] La patente de Estados Unidos Nº 4.134.538 describe etiquetas (marcadores) de múltiples elementos construidos de elementos magnéticos, cada uno caracterizado por tener una fuerza coercitiva diferente lo que permite asignar a cualquier objeto adjunto un código de referencia provisto de tantos caracteres como elementos magnéticos se utilicen. De este modo, cada carácter de código de referencia se asigna respectivamente, a un elemento magnético en el orden de los valores de sus respectivas fuerzas coercitivas, entonces las señales correspondientes a cada elemento magnético aparecen en el aparato de detección, en el mismo orden de desfase que el orden de las fuerzas coercitivas, y cada una con amplitudes correspondientes a los valores asignados en el momento de la codificación, reproduciendo así el código completo en disposición y en amplitud.

[0026] La patente US nº 6.622.913 enseña que la información de datos puede ser codificada en forma binaria utilizando elementos de microhilo de distintos diámetros o permeabilidades, para que produzcan respuestas notablemente diferentes a un campo magnético alterno producido por un transmisor. En consecuencia, un tipo de microhilo puede presentar "0" binario y el otro "1" binario. Por ejemplo, se puede realizar una disposición de cuatro microhilos, cada uno con coercitividades sucesivamente más grandes de forma que cada uno se pueda distinguir fácilmente debido a sus diferencias de fases detectadas durante un período de un incidente de campo magnético alterno, ello para producir amplitudes de perturbaciones de campo alternas altas y bajas (y así alternando amplitudes de alta y baja tensión en el detector) para que representen un patrón binario de 1010.

[0027] La solicitud de la patente de Estados Unidos Nº 2005/0109435 describe varios métodos magnéticos y ópticos de codificación de la información de múltiples bits en un solo microhilo. La sensibilidad de estrés del microhilo ferromagnético amorfo recubierto de vidrio puede ser utilizada ventajosamente como base física al afectar a la estructura del dominio magnético. La codificación del microhilo ferromagnético amorfo recubierto de vidrio puede ser el resultado de una alteración localizada de esta estructura de dominio. La alteración se pude lograr fácilmente mediante la imposición de tensiones localizadas o mediante la cristalización selectiva de la aleación amorfa. Estos cambios se ven afectados de varias maneras entre las que se incluyen el calentamiento localizado vía pulsos de láser,

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[0049] Esta segunda realización comprende un elemento magnético sensor de temperatura 64 que tiene una pluralidad de microhilos de detección de temperatura de material compuesto 66 que incluye cada uno un microhilo magnéticamente susceptible del tipo de técnica descrito anteriormente que no tiene intención de reducir su temperatura de Curie, de modo que conservará su amplia discontinuidad de Barkhausen y otras propiedades magnéticas como se representa en la Figura 2 en todo el alcance de funcionamiento del sensor 64. Esta estructura de microhilo incluye además una estructura tubular envolvente 68. Toda la segunda realización incluye además un microhilo detector de temperatura similar al detector 46 que tiene un algoritmo(s) almacenado capaz de decodificar la información de temperatura derivada de la interrogación del sensor 64.

[0050] En particular, cada uno de los microhilos de material compuesto 66 tiene una aleación más interna 70 que está rodeada por un revestimiento de vidrio 72 intermedio, de tal manera que estas partes internas de los microhilos de material compuesto 66 son conceptualmente idénticas a las de los microhilos 20 de la técnica anterior descritos anteriormente. Además, la estructura 68 de los microhilos 66 incluye una vaina tubular 74 de metal ferromagnético o material de ferrita (tal que NiZn o MnZn) que rodea al revestimiento 72, y un recubrimiento de vidrio opcional más exterior 76 que rodea a la vaina tubular 74. La vaina 74 tiene una temperatura de Curie elegida cuidadosamente de manera que la aleación individual interior del microhilo 70 producirá sus perturbaciones de señales (y por tanto impulsos de tensión de remagnetización en el detector) solo cuando el microhilo se coloque en el campo magnético alterno generado por el detector, y después sólo por encima de la temperatura de Curie (o por encima de alguna temperatura cercana a la temperatura de Curie) de la vaina ferromagnética 74. Por lo tanto, cuando el microhilo de material compuesto 66 experimenta una temperatura por debajo de la temperatura de Curie de la vaina ferromagnética 74 (o por debajo de alguna temperatura cercana a esta temperatura de Curie), la vaina 74 que es ferromagnética altera el pulso de señal 66. Esto puede prevenir la remagnetización del microhilo de material compuesto 66 debido a la saturación magnética causada por la vaina 74, o puede permitir que la remagnetización resultante del microhilo de material compuesto 66 tenga una señal polarizada o "alterada". Por ejemplo, el pulso de remagnetización se compensará offset en fase de su localización por encima de la temperatura de Curie de la vaina, o el efecto de la polarización de la vaina puede permitir respuestas de remagnetización alteradas por debajo y por encima o por debajo de los diferentes puntos de consigna de temperatura.

[0051] Cuando el microhilo de material compuesto 66 experimenta una temperatura por encima de la temperatura de Curie de la vaina 74, la vaina se vuelve paramagnética y por lo tanto no tiene ningún efecto tras el pulso de señal de la aleación 70. Por lo tanto, por encima de las temperaturas de Curie individuales de las vainas 74 (o por encima de algunas temperaturas cercanas a la temperatura de Curie), los microhilos de material compuesto 66 actúan normalmente (es decir, hacen que el detector 46 detecte un impulso de tensión como se esperaría en una fase, amplitud o similar a la registrada en una tabla de consulta o vía algún otro algoritmo de decodificación). Sin embargo, cuando los microhilos de material compuesto 66 experimentan temperaturas por debajo de las temperatura de Curie individuales de sus vainas 74, sucede que o bien no son detectables por el receptor, o son detectables pero sus propiedades magnéticas están alteradas, especialmente en relación con los pulsos de señal detectados por encima de temperaturas de las temperatura de Curie de sus vainas 74. Tales propiedades magnéticas alteradas o bien no se ajustan a los parámetros de la tabla de consulta si el lector emplea un "algoritmo de decodificación simple “o si el lector emplea un “Algoritmo de Decodificación Complejo” pueden ser utilizadas para establecer una correlación a una temperatura por debajo de la temperatura de Curie.

[0052] Si el material que constituye la vaina tubular 74 es un metal ferromagnético, la vaina 74 podrá tener únicamente unas micras de espesor o será tan grueso como sea necesario para la saturación de la aleación interior del microhilo 70 y por razones de manufacturabilidad. Uno de los métodos empleados para formar la vaina ferromagnética 74 se describe en la patente US nº 7.011.911, de título " Microhilo amorfo y un método para su fabricación". Otros métodos incluyen la pulverización por llama o la pulverización catódica. Cuando se utilizan estos métodos para la creación de la vaina 74, no es necesario que tenga un recubrimiento más externo 76. Se puede emplear también un método Taylor modificado, en el cual se coloca un tubo interior de vidrio y un tubo exterior de vidrio coaxialmente y telescópicamente alineados tal que el tubo interior de vidrio reside dentro de las paredes del tubo exterior de vidrio. La aleación 70 se localiza en el interior del centro del tubo de vidrio en forma de lingote (en forma de barra) o constituyente de metal, mientras que el material que forma la vaina tubular 74 está situado entre los tubos de vidrio inter fijados. La forma del material de la vaina puede ser de lingote (posiblemente muchas barras) o en forma de metal constituyente. Las aleaciones se calientan para ser fundidas por inducción magnética u otros medios adecuados y el metal y el vidrio fundido resultante se usa rápidamente para formar un microhilo de material compuesto 66.

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acoplados con el rectificador 106. Las bobinas generadoras de campo y de recepción 50 y 52 están integrados en un componente sensor 110 situado por debajo de un miembro de soporte 112.

[0077] El sistema 98 está diseñado para controlar la temperatura de un disco de calentamiento de grafito 114 tal como se describe en la Patente de Estados Unidos Nº 6.657.170 que tiene incrustados uno o más o microhilos sensores 116 de la presente invención. Tal como se muestra, el disco 114 tiene capas de grafito 118 por encima y por debajo del sensor 116. Por supuesto, cualquier otro objeto de calentado por inducción puede ser controlado en lugar del disco 114, tal como un utensilio de cocina de capas múltiples (por ejemplo sartén u una olla) que tiene uno o más sensores 116 incrustados en el mismo. La información de realimentación de temperatura desde el sensor (s) 116 la detecta el detector 46 y esta información se puede utilizar para controlar el calentamiento por inducción del disco 114 vía un microprocesador de control 102. Además, cualquier tipo de dispositivo de calentamiento o sistema de calefacción, tal como un horno, autoclave o prensa de moldeo por transferencia de resina puede ponerse en lugar del calentador de inducción de este ejemplo, siempre que la información de temperatura desde el detector 46, la utilice dicho dispositivo de calentamiento para controlar su producción de energía.

[0078] Por ejemplo, en la Figura 12 se ilustra un autoclave 120 en su condición de puerta abierta. El autoclave 120 incluye una cámara autoclave de paredes gruesas 122 soportada por una base 124. La cámara 122: tiene una espalda de pared circular 126 y una puerta de cierre hacia adelante con una configuración similar (no mostrado). Internamente, la cámara del autoclave 122 está equipada con un estante de montaje 128 para apoyar las partes de una plataforma

130. Se proporcionan con la cámara 122 entradas de vapor convencionales y elementos de calefacción (no mostrado) para establecer y mantener la temperatura adecuada y los requisitos de presión en la misma. Además, la autoclave 120 incluye un par de antenas lectoras de microhilos 132, 134 que están situadas dentro de la cámara 122. Las antenas respectivas 132, 134 están montados en varas de soporte 136, 138, la ultima es axialmente ajustable por medio de sellado deslizante en monturas 140, 142. Las antenas 132, 134 están operativamente conectadas con un detector externo 144. El detector 144 está a su vez acoplado operativamente con un microprocesador controlador de autoclave 146 diseñado para el control del proceso de temperatura dentro de la cámara 122.

[0079] Una pieza de material compuesto 148 se encuentra dentro de la cámara 122, y 130 y descansa encima de la plataforma 130. La pieza 148: tiene una serie de sensores microhilo alargados 150 incrustados del tipo de los descritos anteriormente. Aunque no se muestra, se apreciará que la pieza 148 puede también situarse dentro de una bolsa posicionada en la base dentro de la cámara de la autoclave, de modo pueda establecerse la condición de vacío dentro de la bolsa para eliminar oquedades en la pieza acabada.

[0080] Durante el tratamiento de la pieza 148, las antenas 132, 134 están desplazadas a posiciones relativas a la pieza 148 para permitir una interrogación adecuada y la lectura de los sensores 150 como se ha descrito anteriormente. Por supuesto se podrían utilizar antenas adicionales que puedan separarse en antenas transmisoras para la generación de un campo de interrogación alterno y las correspondientes antenas detectoras que funcionaran para detectar respuestas de remagnetización de los sensores 150. La información detectada de parámetros de temperatura de los sensores 150 la utiliza el controlador de autoclave 146 para mantener los requisitos de temperatura y presión adecuados dentro de la cámara 122 durante el curso de tratamiento de la pieza 148.

[0081] La Figura 13 ilustra un tipo de aparato de bolsa de vacío 152. Tal aparato se utiliza normalmente dentro de una autoclave, horno u otro cierre, pero con una forma ligeramente modificada utilizada en procesos de reparación. El aparato 152 incluye una cámara 153 formada por la base de trabajo 154 (que, en un proceso de reparación se sustituye por una sección de la misma pieza) con una lámina flexible o cubierta 156 fijada a la base 154 vía sellados periféricos

158. La base 154 y la cubierta 156 definen cooperativamente una zona interna de tratamiento del objeto 160. Un cabezal de vacío 162 se encuentra situado dentro de la zona 160 y se extiende al exterior a través del conducto 164 a una fuente de vacío (no mostrada). Una antena lector de microhilo 166 se sitúa externamente a la cubierta 156 y se acopla operativamente a través del cable 168 a un detector (no mostrado).

[0082] En la realización ilustrada, una pieza 170 se soporta en una base 154, con una capa de liberación intermedia opcional 172 entre el lado inferior 170 y la base 154. El lado 170 tiene una pluralidad de microhilos sensores alargados 174 incrustados en el mismo. Se coloca un respiradero 176 encima de la pieza 170, con una capa 178 entre ellas.

[0083] En funcionamiento, las condiciones de temperatura y vacío dentro del área 160 se establecen y mantienen con varios medios tales como por medio del calentamiento de la base 154 y la aplicación de vacío por el cabezal 162. Durante un ciclo de tratamiento, la antena 166 interroga a los sensores 174 para generar un campo magnético alterno adecuado se y los sensores 174 detectan respuestas de remagnetización. Tal información detectada la utiliza entonces el controlador de microprocesador general del aparato 152 con el propósito de controlar el proceso o para simplemente monitorizar la temperatura de calentamiento de la pieza para un control manual de la técnica anterior.

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Claims

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