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Title:
IGNITION DEVICE FOR EXOTHERMIC WELDING, EXOTHERMIC WELDING MOULD FOR THE IGNITION DEVICE, AND EXOTHERMIC WELDING APPARATUS COMPRISING THE MOULD AND THE DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/140010
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an ignition device for exothermic welding, comprising: an electrically conductive metal case (1) that can house a pellet of a first welding material (4) in electrical contact with the inner wall of an inner chamber (1c) of the case (1), said metal case being provided with an electrically insulating cover (2) and a lower base (1b) with an opening (1d) through which the first welding material (4) falls in the incandescent state onto a second welding material (4a) disposed in a welding mould (7) when an exothermic reaction has been triggered in the first welding material (4); an electrode (5) that extends through the cover (2) of the metal case (1) and comprises an upper contact (5a) that can be connected to a power outlet (24) of a voltage generator and a lower filament contact (5b) that can be in electrical contact with the pellet of the first welding material (4), said filament (5b) being made from a material that has a higher melting temperature than the ignition temperature of the welding material (4); and a contact securing element (3) guided in the inner chamber (1c) between the lower base (1b) and the pellet of the first welding material (4).

Inventors:
POMAR GARCIA CARLOS (ES)
POMAR PEDREDO VERONICA (ES)
Application Number:
PCT/ES2013/070179
Publication Date:
September 26, 2013
Filing Date:
March 19, 2013
Export Citation:
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Assignee:
APLICACIONES TECNOLOGICAS S A (ES)
International Classes:
B23K23/00; F27B14/08; F42B3/10
Foreign References:
US4885452A1989-12-05
US5259644A1993-11-09
US20110198391A12011-08-18
US20120055979A12012-03-08
US3086465A1963-04-23
JPH07251276A1995-10-03
FR2913358A12008-09-12
GB1549647A1979-08-08
US2561670A1951-07-24
US20090188969A12009-07-30
EP1472037A22004-11-03
Attorney, Agent or Firm:
CARPINTERO LOPEZ, Mario (ES)
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Claims:
REIVINDICACIONES

1. Dispositivo de encendido para soldaduras exotérmicas que comprende un contenedor metálico alojable al menos parcialmente en un molde de soldadura, comprendiendo el contenedor metálico una base superior obturada por una tapa, una base inferior y una cámara interna para alojar un primer material de soldadura que tiene una temperatura de ignición, y medios de ignición para desencadenar una primera reacción exotérmica en el primer material de soldadura destinado a desencadenar una segunda reacción exotérmica en un segundo material de soldadura alojado en el molde de soldadura, caracterizado porque el contenedor metálico es un casquillo metálico (1 ) eléctricamente conductor, conectable a un primer polo (24a) de una salida de potencia (24) de un generador de tensión; la tapa (2) del casquillo metálico (1 ) es de un material eléctricamente aislante: la base inferior (1 b) del casquillo metálico (1 ) presenta una abertura (1 d) por la que cae el primer material de soldadura (4) en estado incandescente hacia el segundo material de soldadura (4a) alojado en el molde de soldadura (7) cuando se ha desencadenado la primera reacción exotérmica; la cámara interna (1 c) comprende una pared interna dimensionada para alojar el primer material de soldadura (4) en forma de pastilla sólida y adaptada para poner la pastilla del primer material de soldadura (4) en contacto eléctrico con la pared interna de la cámara interna (1c); los medios de ignición comprenden un electrodo (5) que atraviesa la tapa (2) del casquillo metálico (1 ) y comprende un contacto superior (5a) conectable a un segundo polo (24b) de la salida de potencia (24) del generador de tensión y un contacto inferior en forma de filamento (5b) susceptible de estar en contacto eléctrico con la pastilla del primer material de soldadura (4); el filamento (5b) es de un material que tiene una temperatura de fusión superior a la temperatura de ignición del primer material de soldadura (4); sobre la base inferior (1 b) del casquillo metálico (1 ) se apoya un elemento asegurador del contacto (3) de la pastilla del primer material de soldadura (4) con el filamento (5b).

2. Dispositivo de encendido, según la reivindicación 1 , caracterizado porque el segundo material de soldadura (4a) tiene forma de pastilla sólida. 3. Dispositivo de encendido, según una cualquiera de las reivindicación anteriores, caracterizado porque la composición del primer y/o segundo material de soldadura (4, 4a) comprende entre un 40-60% de un óxido de un metal reactante obtenido de un metal de partida en polvo con una granulometría no superior a 1000 mieras, densidad aparente comprendida entre 1 ,25 y 1 ,9 gr/cm3 y una pureza no inferior al 99,5%, aptas para su compactado.

4. Dispositivo de encendido, según la reivindicación 3, caracterizado porque el metal de partida en polvo es cobre, preferiblemente cobre electrolítico. 5. Dispositivo de encendido, según una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 4, caracterizado porque el óxido del metal reactante comprende adicionalmente una cantidad del metal de partida que no supera un 20-25% de la composición total del primer y/o segundo material de soladura (4, 4a). 6. Dispositivo de encendido, según una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque la composición del primer y/o segundo material de soldadura (4, 4a) comprende unos materiales aptos para provocar la reacción y unos aleantes que de manera preferente no superan 1 mm. de diámetro y un fundente cuyo tamaño de partícula debe ser adecuado al del metal de partida en polvo, no superando el fundente el 10% en peso de la mezcla final.

7. Dispositivo de encendido, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el elemento asegurador de contacto (3) comprende un muelle helicoidal (3) guiado en el perímetro interno de la cámara interna (1 c) y comprimido por la pastilla del material de soldadura (4) cuando ésta está alojada en la cámara interna (1 c) del casquillo metálico (1 ) antes de la reacción exotérmica y que se libera cuando el material de soldadura (4) va cayendo en estado incandescente hacia el molde de soldadura (7) por la abertura (1 d) de la base inferior (1 b) del casquillo metálico (1 ).

8. Dispositivo de encendido, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el casquillo metálico (1 ) es cilindrico.

9. Dispositivo de encendido, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la cámara interna (1 c) es anular.

10. Dispositivo de encendido, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la base superior (1 a) del casquillo metálico (1 ) comprende un ala perimetral (6) de apoyo.

1 1 . Dispositivo de encendido, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material del filamento (5b) está seleccionado entre metales de transición del grupo 6, aleaciones de los mismos y aleaciones de al menos un metal de transición con al menos otro elemento que no es un metal de transición.

12. Dispositivo de encendido, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material del filamento (5b) es de un material que tiene una temperatura de fusión entre 2.500°C y 4.000°C.

13. Dispositivo de encendido, según la reivindicación 12, caracterizado porque el material del filamento (5b) es de un material que tiene una temperatura de fusión de 3.500°C ±200°C.

14. Dispositivo de encendido, según la reivindicación 12 ó 13, caracterizado porque el material del filamento (5b) está seleccionado entre tungsteno y aleaciones que comprenden tungsteno.

15. Dispositivo de encendido, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el filamento (5b) es de un material que llega a su temperatura de fusión cuando se le aplica una corriente entre 4 y 10 amperios.

16. Molde para soldaduras exotérmicas que comprende

Una zona de alojamiento superior (7c) para alojar al menos parcialmente un contenedor metálico (1 ) de un dispositivo de encendido para soldaduras exotérmicas que contiene un primer material de soldadura (4), un alojamiento inferior (7d) para alojar un segundo material de soldadura (4a) y conectado con la zona de alojamiento superior (7c) para recibir el primer material de soldadura (4) en estado incandescente después de que el dispositivo de encendido ha desencadenado una primera reacción exotérmica de manera que el primer material de soldadura (4) incandescente desencadene una segunda reacción exotérmica al caer sobre el segundo material de soldadura (4a); una zona de soldadura (7e) inferior diseñada para disponer conductores a soldar (26) mediante soldadura exotérmica; un paso vertical inferior (7f) que conecta el alojamiento inferior con la zona de soldadura (26e). para permitir que el material de soldadura (4, 4a) fundido por la segunda reacción exotérmica caiga sobre los conductores a soldar (26); caracterizado porque la zona de alojamiento superior (7c) está diseñada para alojar al menos parcialmente el contenedor metálico (1 ) del dispositivo de encendido definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15.

17. Molde para soldaduras exotérmicas, según la reivindicación 16, caracterizado porque el alojamiento inferior (7d) está diseñado para alojar el segundo material de soldadura (4a) en forma de pastilla sólida de dimensiones mayores que la pastilla del primer material de soldadura (4).

18. Molde para soldaduras exotérmicas, según la reivindicación 17, caracterizado porque el alojamiento inferior (7d) comprende una base anular inferior (7g) en la que se apoya la pastilla sólida del segundo material de soldadura (4a) y que comprende una abertura (7h) en la que desemboca el paso vertical inferior (7f) hacia el alojamiento inferior (7d). 19. Molde para soldadura exotérmicas, según la reivindicación 16, 17 ó 18, caracterizado porque comprende una tapa superior (27) eléctricamente conductora diseñada para rodear y contactar el casquillo metálico (1 ) del dispositivo de encendido, y que es, conectable al primer polo (24a) de la salida de potencia (24) del generador de tensión.

20. Aparato para soldaduras exotérmicas que comprende un molde y un dispositivo de encendido caracterizado porque

el molde es el molde (7) para soldaduras exotérmicas definido en una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 19;

el dispositivo de encendido es el dispositivo de encendido para soldaduras exotérmicas definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15.

21 . Aparato para soldaduras exotérmicas, según la reivindicación 20, caracterizado porque comprende un dispositivo electrónico de ignición (10) remoto que integra el generador de tensión con la salida de potencia (24) conectable por dicho primer polo (24a) al casquillo metálico (1 ) mediante un primer cable conductor (9a) y al contacto superior (5a) del electrodo (5) mediante un segundo cable conductor (9b), estando el dispositivo electrónico de ignición (10) diseñado para ser capaz de suministrar una intensidad de corriente suficiente durante un tiempo suficiente para fundir el filamento (5b) del dispositivo de encendido.

22. Aparato para soldaduras exotérmicas, según la reivindicación 21 , caracterizado porque el dispositivo electrónico de ignición (10) comprende una batería (25) con un contacto negativo (25a) conectable al primer polo (24a) y un contacto positivo (25b) conectado al segundo polo (24b) de la salida de potencia (24), y una resistencia (1 1 ) interconectada entre el contacto positivo (25b) y dicho segundo polo (24b); un dispositivo de carga (12) conectable a una fuente de alimentación externa

(13); un relé (23) interconectado entre el contacto positivo (25b) de la batería (25), la resistencia (1 1 ) y el dispositivo de carga (12), para conectar el contacto positivo (25b) de la batería (25) selectivamente al dispositivo de carga (12) para cargar la batería (25), o al segundo polo (24b) de la salida de potencia (24) para suministrar energía al filamento (5b); un microcontrolador (22) conectado al contacto positivo (25b) de la batería (25), al dispositivo de carga (12) y al relé (23) para controlar la carga de la batería (25) y la energía saliente por la salida de potencia (24), comprendiendo el microcontrolador (22) un temporizador destinado a mantener el suministro de energía a la salida de potencia (24) durante un tiempo de suministro suficiente para lograr la fusión del filamento (5b) y desencadenar la primera reacción exotérmica en el primer material de soldadura (4).

23. Aparato para soldaduras exotérmicas, según la reivindicación 22, caracterizado porque el dispositivo electrónico de ignición (10) comprende un pulsador de encendido/apagado (20) conectado al contacto positivo (25b) de la batería (25) y al microcontrolador (22) para selectivamente encender y apagar el dispositivo electrónico de ignición; al menos un pulsador activador (21 a, 21 b) conectado al contacto positivo (25b) de la batería (25) y al microcontrolador (22) para selectivamente activar el suministro de energía a la salida de potencia (24).

24. Aparato para soldaduras exotérmicas, según la reivindicación 23, caracterizado porque el dispositivo electrónico de ignición (10) comprende dos pulsadores activadores (21 a, 21 b) conectados en paralelo que activan el suministro de energía a la salida de potencia (24) sólo cuando son pulsados simultáneamente.

25. Aparato para soldaduras exotérmicas, según una cualquiera de las reivindicaciones 22 a 24, caracterizado porque el dispositivo electrónico de ignición (10) comprende al menos un indicador luminoso seleccionado entre un indicador luminoso de espera (15) conectado al microcontrolador (22) que se ilumina cuando el dispositivo electrónico de ignición (10) está encendido; un indicador luminoso de activación (18) conectado al microcontrolador (22) que se ilumina cuando el suministro de energía a la salida de potencia (24) está activado; un indicador luminoso de carga (17) conectado al dispositivo de carga (12) que se ilumina cuando el dispositivo de carga (12) está cargando la batería (25); un indicador luminoso de estado de carga (16) conectado al microcontrolador (22) que se ilumina cuando el microcontrolador (22) detecta que la carga de batería (25) está por debajo de un umbral de carga predeterminado.

26. Aparato para soldaduras exotérmicas, según la reivindicación 25, caracterizado porque al menos un indicador luminoso es un diodo emisor de luz.

27. Aparato para soldaduras exotérmicas, según una cualquiera de las reivindicaciones 22 a 26, caracterizado porque el dispositivo electrónico de ignición (10) comprende al menos un avisador de alerta (19), seleccionado entre avisadores luminosos, avisadores sonoros y combinaciones de los mismos, conectado al microcontrolador (22), que se activa cuando se inicia el suministro de energía a la salida de potencia (24) y se mantiene activado hasta al menos cuando la primera y la segunda reacción exotérmica del material de soldadura (4, 4a) han finalizado.

28. Aparato para soldaduras exotérmicas, según la reivindicación 27, caracterizado porque el microcontrolador (22) está programado para mantener activado el avisador de alerta (19) durante un periodo de tiempo de seguridad posterior a la finalización de la primera y de la segunda reacción exotérmica, correspondiente a un tiempo de enfriamiento que precisa el molde hasta enfriarse hasta una temperatura segura que no implica riesgo de daños para una persona que se acerque al molde.

29. Aparato para soldaduras exotérmicas, según la reivindicación 27 ó 28, caracterizado porque el microcontrolador (22) está programado para mantener activado el avisador de alerta (19) hasta que un sensor de temperatura detecta, después de la finalización de la primera y segunda reacción exotérmica, una temperatura segura del molde que no implica riesgo de daños para una persona que se acerque al molde.

30. Aparato para soldaduras exotérmicas, según una cualquiera de las reivindicaciones 22 a 29, caracterizado porque la batería (25) tiene una tensión nominal de 3 a 12V.

Description:
DISPOSITIVO DE ENCENDIDO PARA SOLDADURAS EXOTÉRMICAS. MOLDE PARA SOLDADURAS EXOTÉRMICAS PARA EL DISPOSITIVO DE ENCENDIDO, Y APARATO PARA SOLDADURAS EXOTÉRMICAS QUE COMPRENDE EL MOLDE Y EL DISPOSITIVO

DESCRIPCION

Campo técnico de la invención

La presente invención se encuadra en el campo técnico de los sistemas empleados para soldaduras exotérmicas que se emplean para soldar, por ejemplo, conductores como pletinas y cables, tales como los empleados en instalaciones de protección contra rayos y tomas de tierra.

Antecedentes de la invención

Las soldaduras exotérmicas, particularmente las soldaduras aluminotérmicas de cobre, tienen su base en la reducción de óxido de cobre por aluminio metálico. La reacción es muy exotérmica, desprendiendo una gran cantidad de calor, pudiendo alcanzarse temperaturas superiores a 1000°C. Estas condiciones permiten la fusión de los materiales a soldar, quedando unidos por el resultado del calor generado por la reacción exotérmica. Si bien la reacción es químicamente aluminotérmica, se le conoce como soldadura exotérmica, produciéndose convencionalmente por medio de un reactivo iniciador que proporciona la energía suficiente para activar el proceso, que transcurre de forma rápida y segura en el interior de un molde, preferentemente de grafito, diseñado específicamente para cada elemento y tipo de soldadura, como por ejemplo para realizar soldaduras de conductores dispuestos en T, linealmente, en paralelo, etc.

Las ventajas que conlleva la soldadura exotérmica son amplias, al tratarse de un proceso que da como resultado la unión molecular y no solo mecánica de los materiales a soldar, garantizando las conexiones no solo entre cables de cobre, sino también para soldar pletinas y piezas metálicas de latón, acero inoxidable, picas de acero recubiertas de cobre, etc. En estas condiciones las soldaduras poseen una conductividad eléctrica superior a la de los propios conductores, no se corroen, oxidan o degradan con el tiempo, son resistentes al par galvánico, capaces de soportar descargas eléctricas de forma repetida, nunca aumentan su resistencia, tienen una resistencia mecánica y a la presión superior a los propios conductores y ofrecen una conexión de baja resistencia especialmente importante para conseguir un resultado duradero y fiable en la realización de cualquier toma de tierra.

El material de soldadura empleado en las soldaduras exotérmicas suele ser una mezcla de óxidos de cobre, aluminio en polvo y aleantes metálicos compatibles con los elementos a soldar. Si bien la reacción del material de soldadura no se produce de forma espontánea, una vez iniciada se desencadena totalmente el proceso sin mayor suministro de energía, y se obtiene cobre fundido y escoria.

Para suministrar la energía necesarias para desencadenar la reacción exotérmica, convencionalmente se empleaba un reactivo iniciador en polvo (material iniciador) de composición similar al material de soldadura pero algo diferente, en especial el aluminio utilizado, más fino y reactivo, que requiere de una mínima fuente de energía para reaccionar y transferir entonces al material de soldadura la energía necesaria para que se inicie la reacción entre el óxido metálico y el aluminio presentes en la reacción principal. Una secuencia conocida para realizar la soldadura exotérmica convencional aplicada a una soldadura entre conductores comprende los siguientes pasos:

1 . Colocación de los conductores a soldar una vez limpios y secos en el molde.

2. Cierre del molde, para evitar fugas de material y colocación de un platillo soporte, para contener el material de soldadura antes de la reacción

3. Vertido del material de soldadura.

4. Vertido del reactivo iniciador de forma que aproximadamente el 50% queda esparcido por la superficie que deja el material de soldadura mientras que la otra mitad se vierte en forma de mecha desde el borde del molde hasta el material de soldadura, con el objetivo de facilitar la ignición 5. Ignición con un Chisquero o pistola de chispas que aporta la energía suficiente para producir la reacción del Reactivo iniciador.

6. La energía que produce este reactivo desencadena la reacción principal que se mantiene hasta que reacciona todo el material de soldadura, que funde el platillo soporte, produciendo cobre fundido que cae hasta donde están alojados los conductores realizando en la unión molecular por soldadura exotérmica y fusionándose.

7. Tras esperar unos segundos por seguridad se abre el molde y se obtiene la soldadura, volviendo a las labores de limpieza del molde para realizar si procede, una nueva conexión.

Los métodos convencionales para reacciones exotérmicas presentan algunos inconvenientes que era deseable reducir o eliminar. Así, el platillo soporte y el material de soldadura en polvo vertido, pueden presentar algún problema dependiendo de las condiciones de uso o cuando se desgasta el molde y el canal de bajada de la tolva se ensancha. Esto hace que la estabilidad del platillo no sea correcta y que el material de soldadura pase como polvo a la cámara de soldadura, donde su reacción provocará una escoria que no llega a separarse del fundido de cobre. Además, la disposición adecuada del material iniciador y del material de soldadura en la tolva del crisol o tolva del molde de soldadura requiere tiempo de preparación relativamente extenso.

Asimismo, los problemas en el uso y el transporte del reactivo iniciador hacen muy recomendable su eliminación ya que las condiciones ambientales (aire, temperatura, humedad) influyen en la facilidad de encendido del mismo, mientras que por sus características químicas, el transporte del mismo está restringido en algunas ocasiones y según países importadores. En la invención que se propone además, este reactivo iniciador en polvo (material iniciador) anteriormente citado, es sustituido por un primer material de soldadura en un nuevo formato de pastilla compactada y con unos parámetros físico-químicos caracterizado res preferibles que eliminan la problemática expuesta, facilitando y asegurando de forma óptima la reacción exotérmica con un segundo material de soldadura principalmente en aquellos casos en que éste último está materializado también en forma de pastilla sólida. Tales pastillas presentan la ventaja de mantener la concentración de reactivos en todo su volumen estacionario evitando los problemas de diferencias de concentración causados por diferentes pesos moleculares de los componentes del material de soldadura. Para superar alguno de los inconvenientes anteriormente indicados, se ha tratado de incluir un envase de material fungible, total o parcialmente, como recipiente de reacción, colocado en el crisol o tolva del molde de soldadura. Este envase conteniendo el material de soldadura en polvo incorpora un sistema de ignición que elimina el uso de iniciador en polvo. Así, en la EP1472037 se describe un dispositivo de encendido que comprende un contenedor (envase) que tiene paredes laterales y tan solo su parte inferior fundible, un material de soldadura exotérmico incluido en el interior del envase, un dispositivo de ignición extendido en el envase para la ignición del material exotérmico y una cubierta o tapa adherida al contenedor sellando la abertura superior para prevenir la introducción de contaminantes en el interior del material de soldadura, que se caracteriza por presentar un revestimiento de material refractario en las paredes laterales del envase, donde el material refractario es una película (hoja) de grafito que es una línea de separación insertada dentro de las paredes laterales del envase y donde dichas paredes laterales del envase tienen una forma cónica e incluyen metal.

Los envases del tipo anteriormente descritos y los sistemas de ignición correspondientes son susceptibles de provocar combustiones y residuos no deseados en la escoria o incluso en la soldadura final, incrementan ostensiblemente el volumen del producto al tener el envase la misma forma que la tolva. Igualmente, se incrementa la escoria generada, pues el envase, de no consumirse, pasa a ser residuo y de consumirse pasa a formar parte de la soldadura con los problemas de composición del fundido que deberían hacer variar la mezcla inicial, lo que supone un problema adicional. Por otra parte, si el envase no se agita, con el tiempo los componentes más pesados de la mezcla podrían ir acumulándose en la parte inferior del envase, lo cual conduce a variaciones en la composición parcial del material de soldadura que afectan a la reacción principal.

La soldadura exotérmica, por su propia naturaleza genera muy altas temperaturas acompañadas de una gran liberación de energía, lo que en ocasiones puede provocar salpicadura de material fundido y/o escoria a alta temperatura fuera del molde de soldadura. Esto presenta un riesgo laboral inherente al propio proceso de soldadura, por lo que la detonación o ignición a distancia de dicho proceso, disminuye en gran medida los riesgos de quemaduras en los operarios y técnicos que realizan la soldadura.

Dggc^

La presente invención tiene por objeto superar los inconvenientes del estado de la técnica más arriba detallados, mediante un dispositivo de encendido para soldaduras exotérmicas, molde para soldaduras exotérmica para el dispositivo de encendido, y aparato para soldaduras exotérmicas que comprende el molde y el dispositivo.

El dispositivo de encendido para soldaduras exotérmicas comprende un contenedor metálico alojable al menos parcialmente en un molde de soldadura, comprendiendo el contenedor metálico una base superior obturada por una tapa, una base inferior y una cámara interna para alojar un primer material de soldadura que tiene una temperatura de ignición, y medios de ignición para iniciar y desencadenar una primera reacción exotérmica en dicho primer material de soldadura destinado a desencadenar posteriormente una segunda reacción exotérmica en un segundo material de soldadura, en el que el contenedor metálico es un casquillo metálico eléctricamente conductor que se contempla sea conectable a un primer polo de una salida de potencia de un generador de tensión: la tapa del casquillo metálico es de un material eléctricamente aislante y que preferiblemente no se deforme con el calor, como por ejemplo DM: la base inferior del casquillo metálico presenta una abertura por la que cae el primer material de soldadura iniciador en estado incandescente cuando se ha desencadenado la reacción exotérmica hacia un segundo material de soldadura alojado en el molde de soldadura desencadenando una segunda reacción exotérmica en el segundo material de soldadura; la cámara interna del contenedor metálico comprende una pared interna dimensionada para alojar el primer material de soldadura en forma de pastilla sólida y adaptada para poner la pastilla del primer material de soldadura en contacto eléctrico con la pared interna de la cámara interna. Preferiblemente el perímetro interno de dicha pared interna es complementario al perímetro externo de la pastilla del primer material de soldadura; los medios de ignición comprenden un electrodo que atraviesa la tapa del casquillo metálico y comprende un contacto superior conectable a un segundo polo de la salida de potencia del generador de tensión, preferiblemente de latón o un material estañado, y un contacto inferior en forma de filamento susceptible de estar en contacto eléctrico con la pastilla del primer material de soldadura, pudiendo estar conectados los contactos superior e inferior por un tramo de conexión del que emerge el filamento; el filamento es de un material que tiene una temperatura de fusión superior a la temperatura de ignición del primer material de soldadura, y se contempla la posibilidad de que sea el propio filamento conectable al segundo polo de la salida de potencia del generador de tensión ; sobre la base inferior del casquillo metálico se apoya un elemento asegurador en el perímetro interno de la cámara interna y bajo la pastilla del primer material de soldadura cuando ésta está alojada en la cámara interna del casquillo metálico antes de la reacción exotérmica para asegurar que la pastilla contacta de manera óptima con el filamento.

El elemento asegurador puede estar hecho de un material que se funde parcial o totalmente con motivo de la reacción exotérmica, y puede ser un muelle helicoidal guiado en la cámara interna del casquillo metálico y comprimido por la pastilla del primer material de soldadura, que se libera cuando ésta va cayendo en estado incandescente hacia la base inferior del molde de soldadura por la abertura preferiblemente central y en la base inferior del casquillo metálico. Cuando se aplica a este dispositivo de encendido una intensidad de corriente suficiente para llevar a incandescencia y fundir el filamento del electrodo, el filamento llega a una temperatura superior a la temperatura de ignición necesaria para desencadenar la primera reacción exotérmica en la pastilla del primer material de soldadura, reacciona y cae sobre el segundo material de soldadura provocando su ignición. El fundido resultante cae y realiza las conexiones a nivel molecular con los materiales a soldar. En el momento de la fusión del filamento, se corta el flujo eléctrico entre el electrodo y el casquillo metálico. En términos generales el primer material de soldadura en forma de pastilla tiene la función de material iniciador de la reacción del segundo material de soldadura que puede estar materializado en forma de polvo o preferiblemente en forma de pastilla.

En este último caso en que ambos materiales sean dos pastillas y dadas las funciones únicamente iniciadoras del primer material de soldadura, las dimensiones de éste pueden ser más reducidas que las del segundo material de soldadura, pero lo suficientes grandes para que una vez fundido permita la reacción del segundo material de soldadura. En caso de que no estuviera presente el primer material de soldadura y dada la diferencia de tamaño entre ambas pastillas, el filamento no sería capaz de fundir la pastilla correspondiente al segundo material de soldadura.

Para ello, las pastillas del primer y segundo material de soldadura tienen, preferiblemente la misma composición en cuanto a sus componentes esenciales que los materiales de soldadura convencionales pero en distintas proporciones de manera que para que la compactación idónea de uno o ambos materiales de soldadura sea funcional, preferiblemente el óxido del metal reactante deberá ser obtenido de un metal de partida en polvo, como por ejemplo cobre, más particularmente cobre electrolítico de características físico-químicas preferentes con una granulometría o tamaño de partícula no superior a 1000 mieras, densidad aparente comprendida entre

1 ,25 y 1 ,9 gr/cm 3 y pureza no inferior al 99,5%. Este óxido una vez obtenido comprende el 40-60% de la mezcla final del material de soldadura.

Adicionalmente a dicho óxido preferiblemente se le aportan cantidades del metal de partida de similares características a las descritas, en no más de un 20-25% de la composición total.

El resto de materiales de la reacción y aleantes de manera preferente no superan 1 mm. de diámetro, mientras el fundente debe adecuar su tamaño de partícula al del metal de partida, no superando el 10% en peso de la mezcla final.

Pueden fabricarse mediante métodos en sí conocidos, por ejemplo, mediante compresión y conformación de polvos de los componentes del material de soldadura, previamente homogeneizado, eventualmente con adición de ligantes que no influyen negativamente en la reacción exotérmica. Tales pastillas presenta la ventaja de que mantienen la concentración de reactivos en todo su volumen estacionario evitando los problemas de diferencias de concentración causados por los diferentes pesos moleculares de los componentes del material de soldadura.

El material del filamento puede estar seleccionado entre metales de transición del grupo 6, aleaciones de los mismos y aleaciones de al menos un metal de transición con al menos otro elemento que no es un metal de transición. Preferentemente, el material del filamento es de un material que tiene una temperatura de fusión entre 2.500°C y 4.000°C, y más preferentemente una temperatura de fusión de 3.500°C +200°C. Particularmente, el material del filamento puede estar seleccionado entre tungsteno y aleaciones que comprenden tungsteno, entre estos preferiblemente tungsteno-cobre, para dotar el filamento de cierta flexibilidad. Se prefiere que el filamento sea de un material que llegue a su temperatura de fusión cuando se le aplica una comente entre 4 y 10 amperios, preferentemente en menos de 10 segundos. El tramo de conexión del electrodo puede comprender un orificio ciego en el que está montada una parte superior del contacto inferior.

El casquillo metálico puede ser cilindrico, la cámara interna anular y la abertura del casquillo metálico circular. La disposición preferente del casquillo metálico será al menos parcialmente en el molde de soldadura, contando dicho molde con su propia tapa o una tapa independiente que cuente con medios de adaptación a la boca superior del molde. La base superior del casquillo metálico comprende un ala perimetral de apoyo. El casquillo metálico con sus componentes puede estar fabricado entre otros, en aluminio, cobre o una combinación de los mismos o incluso como contenedor fungible al menos parcialmente a modo de cartucho precargado con una pastilla del primer material de soldadura que comprende una cantidad mínima del primer material de soldadura necesaria para iniciar el proceso de la primera reacción exotérmica, que al provocar la reacción, cae fundido en forma de gota sobre el segundo material de soldadura que materializa la propia soldadura exotérmica con los materiales a soldar.

El molde para soldaduras exotérmicas comprende, conforme a la invención,

un alojamiento superior para alojar al menos parcialmente un contenedor metálico de un dispositivo de encendido para soldaduras exotérmicas que contiene un primer material de soldadura, un alojamiento inferior para alojar un segundo material de soldadura y conectado con el alojamiento superior para recibir el primer material de soldadura en estado incandescente después de que el dispositivo de encendido ha desencadenado una primera reacción exotérmica de manera que el primer material de soldadura incandescente desencadene una segunda reacción exotérmica en el segundo material de soldadura; una zona de soldadura inferior diseñada para disponer conductores a soldar mediante soldadura exotérmica; un paso vertical inferior que conecta el alojamiento inferior con la zona de soldadura, para permitir que el material de soldadura fundido por la segunda reacción exotérmica caiga sobre los conductores a soldar; habiéndose previsto que el alojamiento superior esté diseñado para alojar al menos parcialmente el contenedor metálico del dispositivo de encendido para soldaduras exotérmicas que comprende las características del dispositivo de encendido anteriormente descrito.

En una realización preferente, el alojamiento inferior del molde está diseñado para alojar el segundo material de soldadura también en forma de pastilla sólida pero de dimensiones mayores que la pastilla del primer material de soldadura. En este caso, el alojamiento inferior puede comprender una base anular inferior en la que se apoya la pastilla sólida del segundo material de soldadura y que comprende una abertura preferiblemente central en la que desemboca el paso vertical inferior hacia el alojamiento inferior. Preferentemente, el molde también comprende una tapa superior eléctricamente conductora diseñada para rodear y contactar el casquillo metálico del dispositivo de encendido, y que es, conectable al primer polo de la salida de potencia del generador de tensión.

El aparato para soldaduras exotérmicas conforme a la invención comprende el dispositivo de encendido y el molde conforme a la invención, así como medios de ignición destinados a aplicar la energía eléctrica necesaria para desencadenar la primera reacción exotérmica. Los medios de ignición pueden comprender un dispositivo electrónico de ignición remoto que integra el generador de tensión con la salida de potencia conectable por dicho primer polo al casquillo metálico mediante un primer cable conductor y al contacto superior del electrodo mediante un segundo cable conductor, siendo el dispositivo electrónico de tensión capaz de suministrar una intensidad de corriente suficiente durante un tiempo suficiente para fundir el filamento. Tal dispositivo electrónico de ignición puede comprender una batería de una tensión nominal de 3 a 12V, preferentemente de 6V, con un contacto negativo conectable al primer polo de la salida de potencia del generador de tensión, y un contacto positivo conectado al segundo polo de la salida de potencia y una resistencia interconectada entre el contacto positivo de la batería y dicho segundo polo de la salida de potencia, así como un dispositivo de carga conectable a una fuente de alimentación externa, y un relé interconectado entre el contacto positivo de la batería, la resistencia y el dispositivo de carga, para conectar el contacto positivo de la batería selectivamente al dispositivo de carga (para cargar la batería), o al segundo polo de la salida de potencia para suministrar energía al filamento. Además, este dispositivo electrónico de ignición comprende un microcontrolador conectado al contacto positivo de la batería, al dispositivo de carga y al relé para controlar la carga de la batería y la energía saliente por la salida de potencia. Este microcontrolador comprende además un temporizador para mantener el suministro de energía a la salida de potencia durante un tiempo de suministro suficiente para lograr la fusión del filamento y desencadenar la reacción exotérmica en el primer material de soldadura.

Preferentemente, el dispositivo electrónico de ignición también comprende un pulsador de encendido/apagado conectado al contacto positivo de la batería y al microcontrolador para selectivamente encender y apagar el dispositivo electrónico de ignición, así como al menos un pulsador activador conectado al contacto positivo de la batería y al microcontrolador para activar selectivamente el suministro de energía a la salida de potencia. Pueden estar previstos dos pulsadores activadores conectados en paralelo que activan el suministro de energía a la salida de potencia sólo cuando son pulsados simultáneamente.

Para proporcionar una visual ización del estado operativo en el que se encuentra el dispositivo electrónico de ignición, éste puede estar provisto de uno o más indicadores luminosos seleccionados entre un indicador luminoso de espera conectado al microcontrolador que se ilumina cuando el dispositivo electrónico de ignición está encendido, un indicador luminoso de activación conectado al microcontrolador que se ilumina cuando el suministro de energía a la salida de potencia está activado, un indicador luminoso de carga conectado al dispositivo de carga que se ilumina cuando el dispositivo de carga está cargando la batería, y un indicador luminoso de estado de carga conectado al microcontrolador que se ilumina cuando el microcontrolador detecta que la carga de batería está por debajo de un umbral de carga predeterminado. Preferentemente, los indicadores luminosos son diodos emisores de luz (LED). Para evitar, o al menos reducir, riesgos para la persona que realiza la soldadura, el dispositivo electrónico de ignición preferentemente comprende al menos un avisador de alerta, seleccionado entre avisadores luminosos, avisadores sonoros y combinaciones de los mismos, conectado al microcontrolador, que se activa cuando se inicia el suministro de energía a la salida de potencia y se mantiene activado hasta al menos cuando la reacción exotérmica del primer material de soldadura ha finalizado. El microcontrolador puede estar programado para mantener activado el avisador de alerta durante un periodo de tiempo de seguridad posterior a la finalización de la primera reacción exotérmica y. opcionalmente, también de la segunda reacción exotérmica, correspondiente a un tiempo de enfriamiento que precisa el molde hasta enfriarse hasta una temperatura segura que no implica riesgo de daños para una persona que se acerque al molde de soldadura. Alternativa o complementariamente, el microcontrolador puede estar programado para mantener activado el avisador de alerta hasta que un sensor de temperatura detecta, después de la finalización de las reacciones exotérmicas, una temperatura segura del molde que no implica riesgo de daños para una persona que se acerque al molde.

De acuerdo con lo que se desprende de lo anterior, la presente invención supera los inconvenientes de los sistemas para procesos de soldadura exotérmica de forma eficaz, segura y sencilla.

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A continuación se describen aspectos y realizaciones de la invención sobre la base de unos dibujos esquemáticos, en los que la figura 1 es una vista parcialmente seccionada, en perspectiva superior de una realización de un dispositivo de encendido conforma a la presente invención; la figura 2 es una vista en alzado lateral, también parcialmente seccionada, del dispositivo de encendido mostrado en la figura 1 ; la figura 3 es una vista parcialmente seccionada en perspectiva inferior del dispositivo de encendido mostrado en las figuras 1 y 2; la figura 4 es una vista en detalle de una realización del electrodo comprendido en el dispositivo de encendido mostrado en las figuras 1 a 4; la figura 5 es una vista parcialmente seccionada en perspectiva superior de una realización del molde de soldadura conforme a la invención; la figura 6 es una vista seccionada en alzado lateral del molde de soldadura mostrado en la figura 5; la figura 7 es una vista de una realización del aparato conforme a la presente invención que incorpora el dispositivo de encendido mostrado en las figuras 1 a 4 y el molde de soldadura mostrado en las figuras 5 y 6; la figura 8, es un plano de conexiones de una realización del dispositivo electrónico de ignición remoto.

En estas figuras aparecen referencias numéricas que identifican los siguientes elementos:

1 casquillo metálico

1 a base superior del casquillo metálico

1 b base inferior del casquillo metálico

1 c cámara interna

1 d abertura casquillo

2 tapa casquillo

3 muelle helicoidal

4 primer material de soldadura (iniciador)

4a segundo material de soldadura

5 electrodo

5a contacto superior

5b contacto inferior en forma de filamento

5c tramo de conexión

5d orificio ciego

6 ala perimetral de apoyo.

7 molde de soldadura

7b base inferior

7c zona de alojamiento superior

7d alojamiento inferior

7e zona de soldadura

7f paso vertical inferior

7g base anular de apoyo inferior

7h abertura molde

7i zona de inserción

8 conector a la tapa 8a pinza al electrodo

9a primer cable conductor

9b segundo cable conductor

10 dispositivo electrónico de ignición remoto

1 1 resistencia

12 dispositivo de carga

13 fuente de alimentación externa

14 conector de alimentación externa

15 indicador luminoso de espera

16 indicador luminoso de estado de carga

17 indicador luminoso de carga

18 indicador luminoso de activación

19 avisador de alerta

20 pulsador de encendido/apagado

213., 21 b pulsadores activadores

22 microcontrolador

23 relé

24 salida de potencia

24a primer polo de la salida de potencia

24b segundo polo de la salida de potencia

25 batería

25a contacto positivo

25b contacto negativo

26 conductores a soldar

27 tapa superior

Modos de realizar la invención

En la realización mostrada en las figuras 1 a 4, el dispositivo de encendido comprende un casquillo metálico -1 - cilindrico eléctricamente conductor que comprende una base superior -1 a- con un ala perimetral -6- obturada por una tapa -2- de material eléctricamente aislante, una base inferior -1 b- y una cámara interna -1 c- anular en la que se aloja el primer material de soldadura -4- en forma de pastilla sólida o compactada. La base inferior -1 b- del casquillo metálico -1 - presenta una abertura -1 d- central y circular por la que puede caer el primer material de soldadura -4- en estado incandescente hacia el molde de soldadura -7- cuando se ha desencadenado la primera reacción exotérmica. La cámara interna -1 c- comprende una pared interna dimensionada para alojar el primer material de soldadura -4- en forma de pastilla sólida y con un perímetro interno complementario al perímetro externo de la pastilla del material de soldadura -4-, para poner la pastilla del material de soldadura -4- en contacto eléctrico con la pared interna de la cámara interna -1c-.

Sobre la base inferior -1 b- del casquillo metálico -1 - se apoya un muelle helicoidal -3- guiado en el perímetro interno de la cámara interna -1c- y comprimido por la pastilla del primer material de soldadura -4- alojada en la cámara interna -1 c- del casquillo metálico -1 - antes de la reacción exotérmica. El muelle helicoidal -3- se libera cuando el primer material de soldadura -4- va cayendo en estado incandescente verticalmente por el paso definido por las espiras del muelle helicoidal hacia el segundo material de soldadura -4a- (figuras 5, 6) por la abertura -1 d- de la base inferior -1 b- del casquillo metálico -1 -, y, al librarse, se expande hacia arriba raspando la pared interna de la cámara interna -1 c- del casquillo metálico -1 -.

El dispositivo de encendido comprende además medios de ignición que comprenden un electrodo -5- que atraviesa la tapa -2- del casquillo metálico -1 - y que comprende un contacto superior -5a- y un contacto inferior en forma de filamento -5b- el cual está en contacto eléctrico con la pastilla de material de soldadura -4-. El contacto superior - 5a- y el filamento -5b-están, conectados por un tramo de conexión -5c- del que emerge el filamento -5b- que está montado en un orificio ciego -5d- del tramo de conexión -5c-.

El filamento -5b- es de un material que tiene una temperatura de fusión superior a la temperatura de ignición del material de soldadura -4-, como por ejemplo de tungsteno que tiene una temperatura de fusión de 3422°C y que llega a esa temperatura de fusión cuando se le aplica una corriente entre 4 y 10 amperios durante 2 a 5 segundos como mínimo. El molde -7- para soldaduras ¡lustrado en las figuras 5 y 6, comprende un cuerpo paralelepipédico con una tapa superior -27- de material eléctricamente conductor, así como una base inferior -7b-. La tapa superior -27- comprende una abertura superior (no representada) central y cilindrica por la que se inserta el casquillo metálico -1 - del dispositivo de encendido descrito anteriormente con referencia a las figuras 1 a 4, de manera que el casquillo metálico -1 - queda ubicado al menos parcialmente en la zona de alojamiento -7c- del molde, con el ala perimetral -6- sobre la propia tapa -27- del molde. En el interior del casquillo metálico -1 - está dispuesta una pastilla del primer material de soldadura -4-.

Debajo de la zona de alojamiento superior -7c- del molde, se encuentra un alojamiento inferior -7d- para alojar una pastilla de un segundo material de soldadura -4a- comunicado con el alojamiento superior -7c- para recibir el primer material de soldadura -4- en estado incandescente después de que el dispositivo de encendido haya desencadenado la primera reacción exotérmica, de manera que el primer material de soldadura -4- incandescente desencadena una segunda reacción exotérmica en el segundo material de soldadura -4a-. El alojamiento inferior -7d- está diseñado para alojar el segundo material de soldadura -4a- en forma de pastilla sólida de dimensiones mayores que la pastilla del primer material de soldadura -4- y comprende una base anular inferior -7g- en la que se apoya la pastilla sólida del segundo material de soldadura -4a- y que comprende una abertura -7h- en la que desemboca un paso vertical inferior -7f- hacia el alojamiento inferior -7d-. El paso vertical inferior -7f- comunica el alojamiento inferior con una zona de soldadura -26e- para permitir que el material de soldadura -4, 4a- fundido por la segunda reacción exotérmica caiga a una zona de soldadura -7e- inferior sobre la zona de unión done los conductores a soldar -26- debe soldarse mediante la soldadura exotérmica. Los conductores a soldar -26- están inmovilizados de forma en sí convencional en una zona de inserción -7i- localizada encima de la base inferior -7b- del molde -Ί-. La tapa superior -27- eléctricamente conductora rodea y contacta el casquillo metálico

-1 - del dispositivo de encendido, y está provista de un conector -8- conectado, a través de un primer cable conductor -9a-, a un primer polo -24a- de una salida de potencia -24- de un dispositivo electrónico de ignición -10- remoto que integra un generador de tensión (figura 7). A su vez, el contacto superior -5a- del electrodo -5- está conectado, mediante una pinza -8a- y un segundo cable conductor -9b- a un segundo polo -24b- de la salida de potencia -24- del dispositivo electrónico de ignición -10- (figura 7). El dispositivo electrónico de tensión -10- es capaz de suministrar energía suficiente para fundir el filamento -5b-, como por ejemplo una corriente de 4 a 10 A durante al menos 2 a 5 segundos.

La figura 8 muestra una realización del dispositivo electrónico de ignición -10-, en la que éste comprende una batería -25-, como por ejemplo una batería de 6V, un dispositivo de carga -12- conectable a una fuente de alimentación externa -13- a través de un conectar de alimentación externa -14-; un relé -23-, una resistencia 1 1 - y un microcontrolador -22-, integrados en una carcasa. La batería -25- tiene un contacto negativo -25a- conectable al primer polo -24a- y un contacto positivo -25b- conectado al segundo polo -24b- de la salida de potencia -24-. La resistencia -1 1 - está interconectada entre el contacto positivo -25b- y dicho segundo polo -24b-, mientras que el relé -23- está interconectado entre el contacto positivo -25b- de la batería -25-, la resistencia -1 1 - y el dispositivo de carga -12-, para conectar el contacto positivo - 25b- de la batería -25- selectivamente al dispositivo de carga -12- para cargar la batería -25-, o al segundo polo -24b- de la salida de potencia -24- para suministrar energía al filamento -5b-. Por otra parte, el microcontrolador -22- está conectado al contacto positivo -25b- de la batería -25-, al dispositivo de carga -12- y al relé -23- para controlar la carga de la batería -25- y la energía saliente por la salida de potencia -24-. Asimismo, el microcontrolador -22- comprende un temporizador para mantener el suministro de energía a la salida de potencia -24- durante un tiempo de suministro suficiente para lograr la fusión del filamento -5b- y desencadenar la reacción exotérmica en el material de soldadura -4-.

El dispositivo electrónico de ignición -10- comprende además un pulsador de encendido/apagado -20- conectado al contacto positivo -25b- de la batería -25- y al microcontrolador -22- para selectivamente encender y apagar el dispositivo electrónico de ignición así como dos pulsadores activadores -21 a, 21 b- conectados en paralelo entre el contacto positivo -25b- de la batería -25- y el microcontrolador -22- para selectivamente activar el suministro de energía a la salida de potencia -24- cuando son pulsados simultáneamente. Adicionalmente, el dispositivo electrónico de ignición - 10- comprende un indicador luminoso de espera -15- conectado al microcontrolador -22- que se ilumina cuando el dispositivo electrónico de ignición -10- está encendido; un indicador luminoso de activación -18- conectado al microcontrolador -22- que se ilumina cuando el suministro de energía a la salida de potencia -24- está activado; un indicador luminoso de carga -17- conectado al dispositivo de carga -12- que se ilumina cuando el dispositivo de carga -12- está cargando la batería -25-; y un indicador luminoso de estado de carga -16- conectado al microcontrolador - 22- que se ilumina cuando el microcontrolador -22- detecta que la carga de batería - 25- está por debajo de un umbral de carga predeterminado.

Estos indicadores luminosos son, preferentemente, diodos emisores de luz (LED) que emiten luz de distintos colores.

El dispositivo electrónico de ignición -10- comprende asimismo un avisador de alerta -19- sonoro, conectado al microcontrolador -22-, que se activa cuando se inicia el suministro de energía a la salida de potencia -24- y se mantiene activado hasta al menos cuando la reacción exotérmica del material de soldadura -4- ha finalizado y durante un periodo de tiempo de seguridad posterior a la finalización de la reacción exotérmica, correspondiente a un tiempo de enfriamiento que precisa el molde hasta bajado a una temperatura segura que no implica riesgo de daños para una persona que se acerque al molde, para lo cual el microcontrolador -22- puede contar con un temporizador y/o un sensor de temperatura que detecta, después de la finalización de la reacción exotérmica, una temperatura segura del molde que no implica riesgo de daños para una persona que se acerque al molde.