PROCESO Y APARATO PARA PRODUCIR NÚCLEOS DE FUNDICIÓN
Campo de la invención La presente invención se relaciona a la fabricación de núcleos para fundición del tipo referido en el preámbulo de la reivindicación 1. Antecedentes de la invención Los núcleos en cuestión están substancialmente representados por cuerpos conformados fabricados de arena mantenida junta por un aglutinante capaz de otorgar en el núcleo las características de solidez necesaria para su correcto uso. En la presente descripción, como de la misma forma en las subsiguientes reivindicaciones, el término "arena" es usado con el significado comúnmente atribuido a tal un término en técnicas de fundición, es decir, para indicar arena de cualquier tipo y naturaleza, asi como también materiales particulares equivalentes a la arena, por consiguiente con la exclusión de materiales de granos de tamaño fino, comúnmente referido como "polvo". El término "aglutinante" es entendido, a su vez, como para indicar cualquier sustancia que pueda mantener unida, de acuerdo a cualquier mecanismo físico-químico, los granos de arena para asegurar la solidez necesaria del núcleo. En la fabricación de los núcleos, es común recurrir a REF: 154248 la solución la cual supone soplar un flujo de arena asociado al mismo aglutinante o un precursor del mismo dentro de un molde (es decir, núcleo soplado) . Una vez que el molde ha sido llenado, la masa de arena por consiguiente obtenida es consolidada por activar, o de alguna forma completar, el mecanismo de intervención del aglutinante. La operación anterior puede implicar calentamiento de la masa de arena que está en el molde - en el caso de los aglutinantes el mecanismo de acción del cual está relacionado a calentamiento - de alguna forma soplar en un catalizador o reactivo (por ejemplo, un amino) , el cual es designado para promover la intervención del aglutinante . En tiempos más recientes, han sido propuesto (ver, por ejemplo, EP-B1-608926) una técnica que recurre al uso, como aglutinante, de una proteína, la cual está mezclada a la arena en forma "hidratada", es decir, con la adición de agua o un agente de humidificación equivalente. El mecanismo de intervención del aglutinante está por consiguiente relacionado a la posibilidad de remover la humedad presente en la mezcla de arena y proteína soplada dentro del molde. Este resultado es normalmente obtenido por pasar un flujo de aire caliente y deshumidificado a través de la masa de arena que está en el molde. Las técnicas de fabricación de núcleos para fundición descritas previamente requieren usualmente la ejecución de otras etapas adicionales, las cuales, sin embargo, no tienen importancia especifica para los propósitos de la presente invención. En las soluciones de acuerdo a la técnica conocida, es concebido que los moldes (los cuales son usualmente dos, que son complementarios el uno del otro) que conjuntamente definen la cavidad del molde del núcleo serán proporcionados con conductos designados para funcionar, respectivamente, como conductos de suministro y conductos de extracción del flujo aeriforme anteriormente mencionado. Usualmente, los conductos están presentes en un área que corresponde a su extremo de encaramiento de la superficie del molde del núcleo, un tamiz metálico o filtro designado para evitar, antes de la consolidación definitiva del núcleo, que la arena que lo compone penetre accidentalmente al respectivo conducto. Generalmente hablando, en las soluciones de acuerdo a la técnica conocida, los conductos o canales anteriormente mencionados para el flujo aeriforme están fabricados en los moldes (mitades) para dar origen a un flujo aeriforme diseñado para atravesar el núcleo de arena que es formado en la cavidad del molde a lo largo de una dirección principal simple . Esta puede ser una dirección vertical, en el caso donde las dos mitades de los moldes están sobrepuestas en la parte superior una de la otra (de acuerdo a la solución de uso prevaleciente en la técnica previa) , o además a una dirección horizontal (en el caso donde las dos mitades de los moldes están ordenadas juntas una de la otra, de acuerdo a otra solución usada en la técnica conocida) . La experiencia de uso de las soluciones conocidas muestra, sin embargo, que estas pueden ser además mejoradas, ante todo con respecto a la posibilidad de aceleración del proceso de consolidación del núcleo confiado al flujo aeriforme, también llevando a ser más homogéneos los · resultados obtenidos, ante todo cuando esto es una materia de cavidades del molde, y por consiguiente los núcleos, de una conformación particularmente compleja. Consecuentemente, el propósito de la presente invención es proporcionar tal mejora. De acuerdo a la presente invención, el propósito es llevado a cabo gracias a un método que tiene las características referidas específicamente en las reivindicaciones que siguen. La invención se relaciona también al aparato correspondiente. En la aplicación para la consolidación de núcleos de-arena en la cual es usada, como aglutinante, una proteína o un aglutinante orgánico similar diseñado para ser secado, la solución de acuerdo a la invención permite, en la modalidad preferida comúnmente, la implementación del proceso correspondiente de consolidación en un intervalo de tiempo más corto que 120 segundos, preferentemente más corto que 90 segundos y, en una forma incluso preferida, más corto que 60 segundos . Breve descripción de las figuras La invención será descrita ahora, puramente por la forma de un ejemplo no limitado, con referencia a las figuras anexas, en donde: La Figura 1 es una sección transversal axial esquemática de un aparato de acuerdo a la invención con las mitades de los moldes en la posición cerrada; y La Figura 2 es una sección cruzada similar a la Figura 1 que ilustra el aparato con las mitades de los moldes abiertas en el extremo de la etapa de preparación de un núcleo. En las figuras que se designan como un todo por 1 está un aparato para la preparación de núcleos de fundición. Este es un aparato con las características completas del cual son consideradas ciertamente conocidas para la técnica previa y por consiguiente no requieren una descripción detallada de las mismas. En la modalidad de ejemplo ilustrada en la presente (la cual como ha sido dicha es puramente un ejemplo), el aparato 1 comprende un fuerte armazón fabricado de un trabajo estructural de acero 2 en el cual están montados, con la posibilidad de movimiento relativo a lo largo de un eje X (el cual, en el ejemplo presente de la modalidad, tiene una orientación vertical, a pesar de que la orientación puede-, sin embargo, ser cualquiera) , las dos mitades de los moldes 3 y 4. En el ejemplo ilustrado en la presente, la mitad del molde 3 localizada en una posición inferior está montada en una posición que está fija con respecto al armazón 2. La mitad del molde 4, localizado en una posición superior, está, en cambio, portada por una corredera 5, la cual permite su movimiento en una dirección vertical entre una posición rebajada (Figura 1) , en la cual las dos mitades de los moldes 3 y 4 están cerca una de la otra para definir una cavidad del molde diseñada como un todo por 6, y una posición elevada (Figura 2) , en la cual la mitad del molde 4 está vuelta hacia arriba, para desengancharse desde la mitad del molde 3 localizada en la posición inferior. Los mecanismos usados por el movimiento relativo de las mitades de los moldes 3 y 4, en particular para el control del movimiento de la corredera 5 en el armazón 2 en la dirección del eje X, son considerados enteramente conocidas y por consiguiente no como para requerir una descripción detallada de las mismas. Tanto las mitades de los moldes 3 y 4 comprenden una envoltura de cubierta o externa 7, y 8 que tienen en general una conformación del tipo de taza o bandeja para presentar las respectivas partes de entrada o de boca 7a, 8a que confrontan, respectivamente, hacia arriba (la mitad del molde 3) y hacia abajo (la mitad del molde 4) , las partes de boca anteriormente mencionadas en movimiento en una condición de complemento frontal una contra otra cuando la mitad del molde 4 está en una posición baja en la mitad del molde 3. Dentro de las cubiertas o envoltura 7, 8, existen partes conformadas 9, 10 (referidas comúnmente como "insertos")/ las cuales presentan superficies moldeadas respectivas 9a, 10a conformadas para definir juntamente la cavidad del molde 6, en la cual será formado un núcleo de arena para fundir, designado como un todo por . Para este propósito, en una o ambas mitades de los de los moldes (usualmente en la mitad del molde 4 localizada en la posición superior) se proporciona una o más boquillas 11, a través de las cuales en la cavidad del molde 6 definida por los insertos 9, 10 puede ser soplado un flujo aeriforme, el cual conduce una masa de arena que llenará la cavidad del molde para formar en la misma una masa compacta de arena diseñada para asumir una conformación externa que corresponde exactamente (en una forma complementaria) a aquella de la cavidad del molde, para dar origen a un núcleo usable para usos de fundición. Para la masa anteriormente mencionada de arena a ser usada e ecti amente como un núcleo, debe ser compactada adecuadamente . Como ya ha sido dicho en la parte introductoria de la presente descripción, este resultado puede ser logrado por provocar que sea mezclada la arena que será soplada en la cavidad del molde a través de las boquillas 11 con una proteína mezclada con agua. Por adoptar la técnica anterior, la consolidación subsiguiente del núcleo es obtenida por causar que se evapore el agua contenida en la proteína, así que la proteína por si misma funciona como aglutinante, conectando uno otro los granos de arena impartiendo la consistencia necesaria en el núcleo M. La técnica anterior es considerada en si misma conocida en la técnica, ya que esto est documentado, por ejemplo, por EP-A-0 608 926, ya citada previamente, y por US-A-5 837 373, o US-A-5 582 231. El número de referencia 13 designa un montaje de elementos de extracción, por ejemplo conectados uno del otro de acuerdo a una configuración general como peine, el cual se extiende a través de la mitad del molde inferior 3 y puede ser selectivamente elevado hacia arriba (por una unidad potenciada con motor de un tipo conocido, no explícitamente ilustrada en los dibujos anexos) para ser capaz de hacer la expulsión del núcleo de arena M formado en la cavidad del molde 6 una vez que esta ha sido consolidada. Lo anterior, por supuesto, es obtenido después de la elevación previa de la mitad del molde 4 el cual está en la posición superior (ver Figura 2) . La elección ilustrada no es, por otra parte, imperativa ya que el montaje de los elementos ejecutores 13 puede ser también posicionado en una forma diferente, por ejemplo en ambas las mitades de los moldes 3, 4 o únicamente en la mitad del molde superior 4. Con el fin de obtener, a través de la cavidad del molde 6 el flujo aeriforme (típicamente aire caliente) , el cual lleva a cabo la deshumidificación de la mezcla arena/proteína/agua soplada en la cavidad del molde, en ambos insertos 9 y 10 se proporcionan conductos por el flujo aeriforme, los cuales están designados, respectivamente, por 15 (la mitad del molde superior 4) y 16 (la mitad del molde inferior 3) . Los conductos anteriormente mencionados están abajo de correspondientes cámaras designadas, respectivamente, por 17 (conductos 15 y la mitad del molde superior 4) y 18 (conductos 17 y la mitad del molde inferior 3) . En la modalidad ilustrada, puramente por forma de ejemplo, en las Figuras, la cámara 18 está formada en la envoltura de cubierta o externa 7 de la mitad del molde inferior 3, mientras que la cámara 17 está formada en una placa de gasificación 17b, conectada en una forma estable o, preferentemente, en una forma removible a la envoltura de cubierta externa 8 de la mitad del molde 4. En particular, por abastecimiento aeriforme (típicamente aire caliente) bajo presión a la cámara 17, es posible establecer a través de los conductos 15 un flujo aeriforme (dirigido desde la parte superior hacia a bajo) , el cual penetra en la cavidad del molde y atraviesa el núcleo de arena que está siendo consolidado y después sale desde la cavidad del molde a través de los conductos 16 y fluye afuera de la máquina a través de la cámara 18. Los números de referencia 15a y 16a designan un tamiz metálico de alambre o filtros aplicados a por lo menos un área que corresponde al extremo de los conductos 15 y 16, los cuales confrontan a la cavidad del molde. Los tamices metálicos de alambre o filtros 15a y 16a tienen dimensiones de la malla tales como para evitar la salida de la arena desde la cavidad del molde. Asociados a las boquillas 11, a través de las cuales la mezcla de arena, proteina y agua es inyectada en la cavidad del molde, están medios de válvula respectivos (no ilustrados, pero de un tipo conocido), fabricados para evitar la, incluso parcial, salida de flujo de la arena durante la etapa de soplado de aire. Las boquillas 11 pueden ser proporcionadas también con tamices metálicos/filtros para permitir la salida de un flujo aeriforme .
En una posible modalidad (no específicamente ilustrada en las figuras anexas) , es posible también considerar que uno o más de los conductos 16 están extendidos a través de los elementos de extracción 13 del montaje eyector. El hecho de que los conductos 15 (localizados en la mitad del molde 4 en la posición superior) han sido mencionados anteriormente a los canales 16 (localizados en la mitad del molde 3) es debido al hecho de que el fluido aeriforme al cual se hace referencia previamente, designado para extenderse a lo largo del eje X y por consiguiente a lo largo de la dirección de aproximación/recesión de las mitades de los moldes 3, 4, es preferentemente controlado desde la parte superior hacia abajo. Por supuesto, es posible recurrir, también a subsiguientes etapas del proceso de secado/consolidación del núcleo de arena, a una inversión del flujo anteriormente mencionado, por causar que el flujo aeriforme anteriormente mencionado entre en la cavidad del molde a través de los conductos 16 y después salga de la misma cavidad del molde a través de los conductos 15. Una vez más, será apreciado que el flujo aeriforme anteriormente mencionado (cualquiera que sea su dirección, ya sea desde la parte superior hacia abajo o desde la parte inferior hacia arriba) puede ser controlado tanto como un resultado de la presurización de una de las cámaras 17, 18 y por despresurizacion (como un resultado de la conexión a un elemento de succión, o en general, a una fuente de presión subatmosférica) de una de las cámaras. De nuevo, es posibl-e explotar en una forma combinada tanto la presurizacion de una de las cámaras y la despresurizacion de otra de las cámaras.
Una característica importante de la solución de acuerdo a la invención es proporcionada por el hecho de que, además de las cámaras 17 y 18 (y a los conductos 15, 16) , las cuales están diseñadas para asegurar un flujo aeriforme orientado principalmente a lo largo del eje X, estén presentes, en una posición como un todo periférico con respecto a los insertos 9, 10, cámaras adicionales diseñadas por los números de referencia 19 (la parte superior de la mitad del molde superior 4) y 20 (la mitad del molde inferior 3) . En una . forma preferida, las cámaras anteriormente mencionadas 19, 20 tienen un desarrollo anular, en el sentido de que se extienden en una forma continua o con posibles discontinuidades a lo largo del límite o por lo menos a lo largo del límite de las cavidades de las mitades de los moldes 9a, 10a definidas por los insertos 9 y 10. Iniciando desde las cámaras designadas por 19 y 20 están derivados conjuntos adicionales de los conductos 21, 22 formados dentro de los insertos 9, 10, los cuales se distribuyen dentro de la cavidad del molde de acuerdo a las modalidades substancialmente similares a las descritas por los conductos 15 y 16. Consecuentemente, los conductos 21, 22 también son proporcionados en un área que corresponde a su extremo que confronta la cavidad del molde, tamices metálicos/filtros 21a, 22a respectivos, diseñados para detener el movimiento no deseado de salida de la arena desde la cavidad del molde . Por aplicar también a las cámaras 19 y 20 un mecanismo de presurización/despresurización similar a uno descrito previamente con referencia a las cámaras 17 y 18, es posible establecer, a través de la cavidad del molde, flujos aeriformes substancialmente similares al flujo aeriforme el cual ocurre a lo largo del eje X descrito previamente. Sin embargo, los flujos aeriformes anteriormente mencionados presentan las características importantes de ser generalmente orientados, por lo menos en parte, en una dirección "radial" con respecto a la dirección del eje X. El término "radial" es entendido en la presente para indicar (también con respecto a las reivindicaciones anexas) cualquier dirección de flujo aeriforme generalmente orientado en una dirección transversal con respecto al eje X. Por "flujo radial" para los propósitos de la presente invención, es por consiguiente entendido también un flujo el cual, aunque no es dirigido exacta y totalmente en una dirección ortogonal con respecto al eje X (el cual, es retirado, puede ser orientado en una dirección en el espacio) , presente en cualquier caso un componente no despreciable orientado en una dirección ortogonal al eje X. En particular, en una modalidad preferida particularmente de la invención, es concebido que cada una de las cámaras 17, 18, 19, y 20 tendrá asociadas a las mismas a montajes de válvula respectivos (indicados esquemáticamente en la Figura 1 y designados por los mismos números de referencia de las cavidades respectivas, seguidas por la letra a) , los cuales permiten una conexión selectiva de cada una de ambas cámaras anteriormente mencionadas tanto a una línea de suministro (representada típicamente por una fuente aeriforme deshumidificada, tal como aire, posiblemente aire caliente) designada por 23 y a una línea de descarga designada por 24. Como ya ha sido mencionado, el resultado anterior puede ser obtenido por conectar la línea 23 a un elemento de bombeo a además a una fuente superatmosferica y dejar la línea de descarga 24 en una presión atmosférica y causar que la línea 23 esté en presión atmosférica, mientras la línea 24 está conectada a un elemento de succión o a una fuente de presión subatmosferica, o demás por combinación de ambas de las soluciones, es decir, por conectar la línea 23 a una fuente de presión superatmosférica y la línea 24 a una fuente de presión subatmosférica .
Una unidad de control, representada típicamente por una unidad de procesamiento, tal como un así llamado PLC o un dispositivo equivalente (no ilustrado) , supervisa la operación general del aparato 1 y, en particular, es capaz de controlar la operación de los dispositivos de distribución designados por 17a, 18a 19a y 20a para ser capaz de proporcionar, selectivamente, una de cualesquiera de las configuraciones admisibles del flujo entre las cámaras 17, 18, 19 y 20. Por "configuración admisible" por supuesto significa cualquier combinación tal como permitir regular la entrada de flujo y salida de flujo aeriforme dentro/fuera de la cavidad del molde. La solución de acuerdo a la invención permite, por ejemplo, la combinación de un flujo principal a lo largo del eje X (desde los canales 15 a los canales 16, o viceversa) , es decir, flujos que son, por así decirlo, inclinados, por ejemplo, flujos los cuales entran a la cavidad a través de los conductos 15 y/o 16 y después el flujo sale de la cavidad a través de los conductos 21 y 22. En una modalidad alternativa posible (no ilustrada) es entonces posible "parcializar" - por ejemplo por medio de diafragmas - las cámaras 19 y 20, dando origen a las subcámaras correspondientes localizadas en lados opuestos de la cavidad del molde 6, asociados con lo mismo, elementos de montaje/distribución de válvula correspondientes. En esta forma, es posible generar uno o más flujos radiales, por ejemplo en los cuales las (sub) cámaras localizadas "a la derecha" de la cavidad del molde funcionan como cavidades de bombeo mientras que las cámaras homologas localizadas "a la izquierda" funcionan como cavidades de salida de flujo, o viceversa . El suministro de las cámaras 18, 19 20 y 21 puede ocurrir por medio de conductos, los cuales se extienden prácticamente en todo el cuerpo de las mitades de los moldes respectivos . Alternativamente, los conductos pueden ser obtenidos únicamente en parte en las mitades de los moldes, mientras otras partes son extendidas, por ejemplo, en el lecho de la maquina, como es el caso de los conductos designados por 25 y
26 en la parte inferior de las Figuras. La última solución proporciona particularmente ventajas en el caso donde, como en una posible modalidad de la invención, el aparato 1 es obtenido en la forma de un numero de estaciones, en las cuales las mitades de los moldes
3 y 4 están montadas en una estructura de carrusel así como para ser capaces para ser selectiva y alternativamente movidas entre una posición para el soplado de la mezcla de arena en la cavidad del molde y una posición de tratamiento de la masa de arena con el objeto de consolidar la misma. Por ejemplo, en una máquina de este tipo, es posible causar que las dos mitades de los moldes, en las cuales una masa de arena ha sido soplada, la cual es para ser consolidada, para ser trasladada hacia la estación de consolidación mientras dos de los otras dos mitades de los moldes se hagan avanzar hacia la posición de soplado. En esta forma, es posible realizar en paralelo, en el contexto de una máquina simple con número de estaciones, las dos operaciones de soplado de la masa de arena y de consolidación de la misma, con logro de una ventaja considerable en términos de eficiencia de producción. La ventaja anterior es apreciada particularmente en el caso de la solución de acuerdo a la invención, la cual permite una reducción en el tiempo de consolidación de la mezcla de proteína hidratada de arena a un intervalo de tiempo más corto que 120 segundos, preferentemente más corto que 90 segundos y, en una forma incluso más preferida, más corto que 60 segundos. Por supuesto, sin perjudicar el principio de la invención, los detalles de implementación y las modalidades pueden variar extensamente con respecto a que está descrita e ilustrada en la presente, sin por lo mismo apartarse del alcance de la presente invención. Esto aplica, en particular, con respecto a la posibilidad de recurrir aún a otra solución de la modalidad con el objetivo de generar a través de la cavidad del molde -y la masa de arena la cual está dentro - un flujo aeriforme dirigido por lo menos en parte en una dirección radial con respecto a la dirección principal representada por el eje X en las figuras anexas. La solución adicional anterior de la modalidad (no ilustrada explícitamente en las figuras, pero ciertamente incluida dentro del alcance de la presente invención) prevé "parcialízación" (por ejemplo por diafragmas intermedios) de una a ambas de las cámaras designadas por 17 y 18 en los dibujos anexos. El propósito de lo anterior es asegurar que, de las aberturas o conductos que están abajo, por otra parte, la cámara 17 o 18 y, por otra parte, la cavidad del molde donde la masa de arena esté localizada. - un primer conjunto (por ejemplo que comprende aberturas o conductos localizados en una posición central con respecto a la cavidad del molde) será usado para introducir o soplar el flujo aeriforme en la cavidad del molde; y - otro conjunto (por ejemplo, que comprende aberturas o conductos localizados en una posición que es periférica con respecto a la cavidad del molde) será usado para tamizar o expulsar el flujo aeriforme desde la cavidad del molde. Si el recurso es tener la última solución, el flujo aeriforme entra a la cavidad del molde a través del primer conjunto de aberturas (consecuentemente, por ejemplo, en una posición central) y después sale de la cavidad a través del segundo conjunto de aberturas (por consiguiente, por ejemplo, en una posición periférica) . Lo anterior es obtenido en tal forma que el flujo aeriforme anteriormente mencionado atraviesa el interior de la cavidad del molde de acuerdo a una trayectoria que comprende : - un primera extensión - de entrada en la cavidad del molde - substancialmente orientada en una dirección axial, por consiguiente de acuerdo al eje X, que corresponde a soplado del flujo aeriforme en la cavidad del molde a través del primer conjunto de aberturas anteriormente mencionadas ,- - un segunda extensión - de difusión/propagación a través de la cavidad del molde - en la cual, por desviación gradualmente con respecto a la trayectoria axial original, el flujo aeriforme es orientado en una dirección radial con respecto a la cavidad del molde (es decir, en una dirección transversal al eje X) , que se propaga desde el área central hacia la periferia de la cavidad del molde; y - un tercera extensión - de salida desde la cavidad del molde - en la cual el flujo aeriforme se desvía de la dirección radial para orientarse así misma una vez más en una dirección axial (es decir, alo largo del eje X) así como para ser capaz de salir de la cavidad del molde a través del segundo conjunto mencionado anteriormente de aberturas, por su puesto en una dirección opuesta a la dirección en la cual el flujo aeriforme es introducido en la cavidad del molde. Es, por otra parte, evidente que en la segunda extensión mencionada anteriormente de la trayectoria, el flujo aeriforme pueda ser difundido/propagado a través de la cavidad del molde, en lugar de la dirección centrífuga, como ocurre en el caso del ejemplo descrito previamente, en una dirección centrípeta. El último resultado puede ser obtenido, manteniendo la fijación general que han sido descritas, simplemente por asegurar que el flujo aeriforme sea soplado en la cavidad del molde en una posición periférica y expulsada de la misma en una posición central. Es asimismo evidente que las últimas modalidades descritas para el propósito de generar a través de la cavidad del molde - ya través de la masa de arena la cual está localizada en la misma - un flujo aeriforme dirigido por lo menos en parte en una dirección radial con respecto a la dirección principal representada por el eje X en los dibujos anexos puedan ser adoptadas en una forma combinada con la modalidad ilustrada en la parte anterior de la descripción con referencia especifica a los dibujos anexos. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.