Campo de la técnica

La presente invención concierne en general a un dispositivo y a un sistema de/para desgasificación de caldos de aleaciones ligeras mediante ultrasonidos. En particular, la presente invención concierne a un dispositivo de desgasificación de caldos de aleaciones ligeras mediante ultrasonidos, y a un sistema, que incluye unos medios de control materializados en un componente electrónico-mecánico integrado en el dispositivo y apto para reconocer, entre otros detalles, las características, la vida útil, y las condiciones operativas del dispositivo y previste para enviar una señal de notificación correspondiente a un equipo electrónico de control, remoto, que junto con el dispositivo de desgasificación forman e! sistema propuesto

Antecedentes de la invención

La desgasificación de caldos de aleaciones ligeras, por ejemplo de aluminio, es una actividad muy habitual en ia industria de la fundición. Existen sistemas de desgasificacián de tipo químico (añadiendo un producto al propio caldo) o mediante borboteo de gases. Los sistemas basados en el borbotea de gases incluyen unos elementos cerámicos alargados con un extremo poroso que se introducen dentro del metal fundido. Una variante muy utilizada comprende unos rotores, los cuales utilizan un sistema rotativo que, combinado con el gas inyectado en el metal, consigue una distribución de burbujas homogéneamente dispersas y muy finas que arrastran las impurezas (principalmente óxidos) y gases (principalmente hidrógeno) presentes en el caldo.

El dispositivo y sistema en el que se basa la presente invención opera también por borboteo de gases y utiliza una fuente de ultrasonidos para generar un movimiento dentro del caldo. El movimiento generado por los ultrasonidos es de carácter cíclico, oscilatorio y no rotacional.

La excitación por ultrasonidos se produce a partir de un movimiento osciiatorio de un componente o pieza, denominado sonotrodo, que amplifica el movimiento en el medio en el que se encuentra en contacto al que transmite unas vibraciones El citado sonotrodo, la mayoría de las veces implementado en un cuerpo cifindríco, es el encargado de transmitir las ondas de presión al medio fluido. El movimiento oscilatorio se consigue gracias a un sistema mecatróníco que controla en todo momento la frecuencia y la amplitud del citado movimiento

En el caso de la invención, el sonctrodo está en contacto con el caldo fundido, que generalmente se encuentra a unos 800 grados centígrados de temperatura, y está fabricado con unos materiales especíales adecuados para soportar dichas temperaturas y a su vez los exigentes esfuerzos mecánicos derivados de su operativa.

Por la patente JP-B2-H0784626 "Method for addlng ultrasonic oscillatíon into motten metal" ya se conoce un dispositivo de desgasificación de caldos de aleaciones ligeras que utiliza ultrasonidos. Sin embargo, el dispositivo propuesto en la citada patente japonesa, no incluye unos medios de control capaces de reconocer los componentes del sonotrodo, sus condiciones de trabajo y en particular durante cuánto tiempo ha sido utilizado el sonotrodo, e informar a un equipo de control remoto.

Conocer las horas de trabajo del sonotrodo resulta de particular interés, ya que en general, la vida útil del sonotrodo es limitada, de aproximadamente 100 horas, dependiendo de las condiciones de proceso. Pasado este tiempo, el sonotrodo pierde eficiencia, ya que la frecuencia de oscilación para la cual ha sido diseñado varia. Ei cambio de frecuencia de oscilación se produce debido a la erosión acelerada del sonotrodo en la zona que se encuentra en contacto con ei caldo, con la consiguiente pérdida de masa. Cuando existe ese problema, el sonotrodo o una parte del mismo debe ser sustituido por otro sonotrodo o parte nueva, para poder realizar la desgasificación de una manera correcta u óptima.

Exposición de la invención

La invención propuesta aporta en un primer aspecto, un dispositivo de desgasificación de caldos de aleaciones ligeras mediante ultrasonidos, el cual integra, al igual que los dispositivos de desgasificación del estado de la técnica, un sonotrodo susceptible de producir un movimiento oscilatorio mediante un transductor con el objetivo de generar unas vibraciones que derivan en unas ondas a una frecuencia de oscitación de ultrasonidos dentro del caido de aleaciones ligeras, ai estar en contacto dicho sonotrodo y el caldo, para realizar la desgasificación.

De manera característica, el dispositivo de desgasificación propuesto incluye unos medios de control materializados en un componente electrónico-mecánico tal como un circuito integrado tipo chíp programable, con unas patillas de contacto, embebido, preferiblemente de manera fija, en una porción recambíable del sonotrodo, y que puede ser programable para notificar a un equipo electrónico de control, generalmente remoto al dispositivo de desgasificación, diversas condiciones operativas del sonotrodo, por ejemplo cuando las piezas componentes no son adecuadas {por no pertenecer al mismo dispositivo o no ser homologadas) o no están bien acopladas, o cuando el sonotrodo sufre una anomalía o se halla próximo a alcanzar su vida útil, precisando una sustitución.

Se ha previsto igualmente que el transductor incluya en su carcasa una unidad electrónica o módulo de comunicación para permitir la comunicación del dispositivo de desgasificación con el equipo electrónico de contra! remoto.

En un ejemplo de realización, el citado componente electrónico incluye medios para detectar, por ejemplo un acelerómetro, (actúa como contador de ciclos) y registrar ei número de vibraciones a las que ha estado sometido Asimismo, este componente electrónico puede actuar como detector de anomalías en la vibración como por ejemplo vibraciones fuera de rango de frecuencia.

En un ejemplo de realización, el sonotrodo está acoplado al transductor mediante unas uniones mecánicas. En este caso, el citado componente electrónico-mecánico está también preparado para reconocer cuando dicho acoplamiento por dichas uniones es correcto.

Del mismo modo, el citado componente electrónica-mecánico puede estar programado también para reconocer que el sonotrodo y el transductor pertenecen a un mismo dispositivo de desgasificación. En otro ejemplo de realización, el citado componente electróníco-mecánico está embebido en una punta intercambiable del sonotrodo. La citada punta intercambiable está dispuesta en una parte extrema del sonotrodo y es el elemento responsable de realizar el contacto con el caldo de aleaciones ligeras. Además, la punta intercambiable está unida a un módulo principal del sonotrodo ubicado entre el transductor y ia punta intercambiable y acoplado a dicho módulo principal por unas uniones mecánicas.

Ejemplos de realización de la presente Invención proporcionan también un sistema para desgasificación de aleaciones ligeras mediante ultrasonidos formado por el dispositivo de desgasificación, incluyendo el componente electrónico-mecánico, y por e! equipo electrónico de control. Breve descripción de los dibujos Las anteriores y otras características y ventajas se comprenderán más plenamente a partir de la siguiente descripción detallada de unos ejemplos de realización con referencia a los dibujos adjuntos, en los que: la Fig. 1 es una vista del dispositivo de desgasificación de caldos de aleaciones ligeras mediante ultrasonidos, y del sistema, propuestos por ia presente invención según unos ejemplos de realización.

Descripción detallada de unos ejemplos de realización

La Fig. 1 muestra un ejemplo de realización del dispositivo de desgasificación, y de! sistema, propuestos. En este caso particular, el dispositivo de desgasificación 100 integra un sonotrodo 102, el cual está dividido en dos partes. La primera parte está formada por un vástago o módulo principal 102a, que es el elemento que une o acopla, mediante unas uniones mecánicas 106 por ejemplo de tipo rosca, ia parte del mecanismo de vibración o transductor 101 y una punta intercambiable 102b del sonotrodo 102. La segunda parte, hace referencia a la citada punta intercambiable 102b que está situada en el extremo del sonotrodo 102 siendo la parte del mismo que se encuentra en contacto directo con el caldo

Ei transductor 101 puede comunicarse o conectarse, preferiblemente mediante una comunicación inalámbrica, mediante una unidad eiectrónica 105 (ubicada en este ejemplo de realización en la carcasa que lo rodea), a un equipo electrónico de control 103, en general remoto, tal como un PC, un ordenador portátil, entre otros dispositivos de computación con uno o más procesadores y al menos una memoria, para que este dispositivo de computación proceda al envió de una serial de activación del transductor 101 para que inicie la vibración del dispositivo de desgasificación 100 y se produzca la desgasificación al estar en contacto el sonotrodo 102 y el caído. En caso de que no exista seña i, sea diferente o no exista continuidad, el transductor 101 no puede iniciar su vibración. Con la finalidad de conocer diferentes condiciones de funcionamiento del sonotrodo 102, por ejemplo cuánto le resta de vida útil, en condiciones correctas de operación, piezas integrantes, o si sufre alguna anomalía, el dispositivo de desgasificación 100 incluye un componente electrónico-mecánico 104, por ejemplo un circuito integrado tipo chip, o controlador lógico programare, embebido preferiblemente de manera fija en una porción de la punta intercambiable 102b, o zona de unión con el módulo principal 102a.

El citado componente electróríco-mecáníco 104 es único para cada sonotrodo 102 y está programado con un sistema propio que tiene entre sus fundones la de actuar como método de identificación propio (ID propio). En origen (por el fabricante del sonotrodo 102) el componente electrónica-mecánico 104 es codificado internamente con unos parámetros que identifican de forma única y singular al elemento donde está incorporado (en este caso al sonotrodo 102), por ejemplo: usuario, material, fechas de fabricación, número de serie etc. Asimismo, dicho componente electrón ico-mecánico 104 tiene incorporada información relevante sobre la vida Útil, es decir, el número de vibraciones máximas permisibles gracias a que, el propio componente electrónico-mecáníco 104 incorpora unos medios de detección (por ejemplo un acelerómetro) y de registro de la aceleración de la punta del sonotrodo 102. De igual modo, el componente electrónico-mecáníco 104 dispone de capacidad suficiente para almacenar un mayor número de variables y parámetros, codificado a nivel de programación básica o firmware.

El componente electrónico-mecáníco 104 también actúa de puente de un circuito ON/OFF del dispositivo de desgasificación 100. es decir, reconoce si el sonotrodo 102 está montado en el sistema de vibración o no, y es el responsable de proporcionar la orden al sistema de excitación o transductor 101.

El citado componente electrónico-mecáníco 104 también está programado para enviar toda la información detectada, embebida en una o más señales de notificación, al equipo electrónico de control 103 donde el equipo es capaz de analizar dichas vibraciones verificando que están dentro de una gama de amplitud determinada y prever potenciales roturas, fin de vida estimada del sonotrodo 102, por ejemplo 100 horas de funcionamiento, o incluso prever y proponer la substitución del sonotrodo 102.

El equipo electrónico de control 103 integra de forma holística y abierta toda la información relevante del dispositivo de desgasificación 100, El equipo electrónico de control 103 mediante la implementación de un software informático es capaz de gestionar todos los datos recibidos, relacionarlos entre sí y proponer actuaciones al respecto, de modo que el equipo electrónico de control 103 puede controlar y paralizar el dispositivo de desgasificación 100 en caso de detectarse problemas graves, o emitir una señal de alarma o aviso. El equipo electrónico de control 103 dispone asimismo de medios de visuallzación, tales como una pantalla(s), personalizab!e(s) por cada usuario, en donde se pueden mostrar los datos relevantes del proceso de desgasificación, desde la vida útil del sonotrodo 102, números de horas de funcionamiento, etc. El equipo electrónico de control 103 puede estar conectado a una red de comunicaciones tal como Internet y puede actuar como sistema de licencia de uso por horas en caso de móldeos de alquiler. Asimismo, el equipo electrónico de control 103 puede ser comandado a distancia utilizando comunicaciones por red. En un ejemplo de realización, el componente electrónico-mecánico 104 puede reconocer cada uno de los elementos que forman el dispositivo de desgasificación 100 y de este modo validar que éstos pertenecen a un mismo fabricante o son unos componentes homologados y mejorar el funcionamiento del dispositivo de desgasificación 100 al evitar posibles incompatibilidades de fabricación entre los diferentes elementos El componente electrónico* mecánico 104 podría incluso bloquear el dispositivo (a través de una orden recibida del citado equipo electrónico de control 103) para que éste deje de funcionar si reconoce que los elementos que io forman pertenecen a diferentes fabricantes.

Del mismo modo, en otro ejemplo de realización, el componente electrónico-mecánico 104, puede detectar que el dispositivo de desgasificación 100 está acopiado/cerrada correctamente (es decir que las uniones 106 acoplan correctamente a! sonotrodo 102 con el transductor 101 y a las partes f 02a y 102b) y que por tanto el dispositivo de desgasificación 100 puede funcionar con normalidad.

En otro ejemplo de realización, en este caso no ilustrado, el dispositivo de desgasificación está formado por un solo cuerpo de sonotrodo. En este caso, ei componente electrónico- mecánico 104 preferiblemente está embebido en la parte de unión del sonotrodo 102 con el transductor 101.

Un experto en la materia podría introducir cambios y modificaciones en ios ejemplos de realización descritos anteriormente, sin apartarse dei alcance de Id invención, según queda definido en las reivindicaciones adjuntas.