ES2261550T3 - Sistema de rotura de costra de baja energia y baja transferencia de calor. - Google Patents
Sistema de rotura de costra de baja energia y baja transferencia de calor.Info
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Abstract
Un sistema de control para controlar selectivamente el movimiento de un dispositivo (22) de rotura de costra de metal fundido que incluye una herramienta (22) de rotura de costra para romper una costra, siendo dicho dispositivo móvil entre una primera y una segunda posición, incluyendo el sistema de control: un actuador (64) de control accionado selectivamente para permitir la comunicación fluida entre el sistema de control y una fuente de fluido (60) a presión; y un sistema de mando (66, 68) para conducir selectivamente el dispositivo entre la primera y la segunda posición de trabajo en respuesta al actuador de control que permite la comunicación fluida entre el sistema de control y la fuente de fluido a presión, caracterizado porque incluye, además: un sistema (56, 58) de detección para identificar una de la primera y la segunda posición del dispositivo y manipular un flujo de fluido a presión hacia el dispositivo en respuesta al mismo; y un actuador (70) de vigilancia accionado selectivamente por el sistema de detección para aliviar el flujo de fluido a presión hacia una parte del sistema de mando, en el cual el actuador de vigilancia permanece accionado hasta que el actuador de control se desactiva, en el cual el sistema de control se puede utilizar para hacer que la herramienta (22) de rotura de costra caiga libremente para romper la costra formada sobre la superficie superior para exponer la herramienta (22) de rotura de costra a la costra durante un periodo de tiempo limitado, reduciendo de este modo la transferencia de calor que resulta de la exposición de la herramienta (22) de rotura a la costra.
Description
Sistema de rotura de costra de baja energía y
baja transferencia de calor.
La presente invención se refiere a dispositivos
accionados neumáticamente y más particularmente a un dispositivo de
rotura de costra para su uso en el procesamiento de material
fundido.
Las válvulas de control neumático o los sistemas
de válvulas de control se usan comúnmente en diversas operaciones o
procedimientos para controlar el flujo de aire de control a presión
y a partir de un cilindro accionado neumáticamente u otro
dispositivo accionado de este modo que tiene un miembro o armadura
realizador del trabajo móvil. A menudo, sin embargo, el dispositivo
accionador neumáticamente no está constantemente en movimiento,
estando el miembro realizador del trabajo mantenido en una posición
estacionaria durante diversas partes de la operación. Se ha
descubierto que el mantenimiento de la presión del aire de control
en toda la línea durante periodos en los cuales se requiere que la
armadura móvil del dispositivo accionado neumáticamente se mantenga
en una posición estacionaria es un derroche de energía requerido
para hacer funcionar los compresores u otros dispositivos de este
tipo.
En una solicitud de patente PCT internacional n
PCT/AU95/00268 (WP 96/02764), se describe un dispositivo que
comprende un cilindro actuador que tiene un pistón dispuesto para
ser accionado a lo largo de una carrera en su interior y una
disposición de válvulas para controlar el flujo del fluido actuador
hacia un primer lado del pistón. Este dispositivo está dispuesto de
tal manera que al accionar la disposición de válvulas, el flujo del
fluido actuador hacia el primer lado del pistón se detiene y en el
cual la presión del fluido actuador sobre el primer lado de dicho
pistón al accionar la disposición de válvulas es al menos suficiente
para mantener sustancialmente el pistón en una primera posición
predeterminada a lo largo de la carrera.
En muchos sistemas accionados neumáticamente,
especialmente en los sistemas que emplean equipos más antiguos, se
producen inevitablemente fugas en el dispositivo accionado
neumáticamente. Se ha descubierto también que el mantenimiento del
flujo y de la presión de aire de control en toda la línea con el fin
de compensar tal fuga es caro y antieconómico en términos de uso de
la energía, especialmente en sistemas tales como los descritos
anteriormente donde se requiere que una armadura móvil sea mantenida
en una posición estacionaria durante diversas partes de la operación
del sistema.
Tales dispositivos accionados neumáticamente se
emplean comúnmente en sistemas que procesan metal fundido.
Típicamente, los sistemas de procesado incluyen un gran receptáculo
para retener una masa de metal fundido en su interior. Una
superficie de la masa está generalmente expuesta a la atmósfera y de
este modo se produce la transferencia exotérmica de calor a partir
de la masa, enfriando de este modo la superficie superior de la masa
y formando una costra. La formación de la costra es perjudicial para
el procesado del material y los dispositivos accionados
neumáticamente, tal como los descritos en la presente memoria, se
emplean comúnmente para romper intermitentemente la costra. Sin
embargo, se ha reconocido en la industria que el contacto entre los
dispositivos accionados neumáticamente y la masa da como resultado
una transferencia de calor de la masa a los dispositivos accionados
neumáticamente. Esto se ha descubierto que es perjudicial para la
eficiencia energética en el procesamiento de metales fundidos porque
se requiere la adición de calor para compensar el que se pierde a
través de la transferencia de calor.
De este modo, ha surgido la necesidad de una
válvula o sistemas de válvula de control neumático capaz de
solucionar los problemas anteriormente mencionados de una manera más
eficiente desde el punto de vista energético. Con este fin, de
acuerdo con la presente invención, se ha descubierto que un cilindro
accionado neumáticamente u otro dispositivo de este tipo se pueda
mantener en una condición estacionaria o estática con una presión de
aire mínima. Además, se ha descubierto que no es necesario compensar
continuamente la fuga en el sistema o dispositivo accionado
neumáticamente, especialmente durante los modos estáticos de
operación anteriormente mencionados. En su lugar, se puede usar una
breve compensación instantánea para mantener el sistema o
dispositivo accionado neumáticamente en los modos estáticos de
operación. Además, y de acuerdo con la presente invención, los
efectos de la transferencia de calor se pueden reducir
considerablemente limitando el tiempo que el dispositivo accionado
neumáticamente y la masa permanecen en contacto el uno con el otro
durante un procedimiento de rotura de la costra.
Por lo tanto, la presente invención proporciona
un sistema de control según la reivindicación 1. Otras áreas de
aplicabilidad de la presente invención se harán evidentes a partir
de la descripción proporcionada a continuación. Se ha de entender
que la descripción detallada y los ejemplos específicos, aunque
indican la realización preferida de la invención, están destinados
únicamente a fines ilustrativos y no están destinados a limitar el
alcance de la invención.
La presente invención se entenderá mejor a
partir de la descripción detallada y de los dibujos anexos, en los
cuales:
La figura 1 es una vista esquemática de un
sistema para procesar metales fundidos, que incluye un dispositivo
de rotura de costra;
La figura 2 es una vista esquemática de un
sistema neumático de válvula configurado para hacer funcionar el
dispositivo de rotura de costra en un modo estático;
La figura 3 es una vista esquemática del sistema
neumático de válvulas de la figura 2 configurado para hacer
funcionar el dispositivo de rotura de costra en un modo de rotura;
y
La figura 4 es una vista esquemática del sistema
neumático de válvulas de la figura 2 configurado para hacer
funcionar el dispositivo de rotura de costra en un modo de
retorno.
La siguiente descripción de la(s)
realización(es) preferida(s) es de naturaleza
meramente ejemplar y no está destinada en modo alguno a limitar la
invención, su aplicación o sus usos.
Con referencia a la figura 1, se muestra un
sistema 10 para procesar materiales fluidos, más particularmente,
metales fundidos. En una realización ejemplar, se utiliza el sistema
10 para procesar aluminio fundido, sin embargo, se apreciará por lo
tanto que se puede sustituir por cualquier otro metal fundido o
material similar. El sistema 10 incluye un crisol 12 para retener
una masa 14 de metal fundido. Una superficie superior 16 de la masa
14 está abierta a la atmósfera, con lo cual se produce la
transferencia de calor de la masa 14 dando como resultado la
formación de una costra sobre la superficie superior 16. Una fuente
de calor 18 está incluida y dispuesta generalmente por debajo o
alrededor del crisol 12 para mantener la temperatura de la masa 14 a
o por encima de una temperatura de transición del líquido. La fuente
de calor 18 puede proporcionar cualquier tipo de calentamiento
apropiado, incluido el calentamiento por inducción o conducción. La
temperatura de transición de líquido puede variar dependiendo del
material particular de la masa 14. Una pluralidad de dispositivos 20
de rotura de costra están dispuestos por encima del crisol 12 y se
engancha selectivamente a la superficie superior 16 de la masa 14
para romper una costra, si se ha formado sobre la superficie
superior 16. El número de dispositivos 20 de rotura de costra
puede variar dependiendo del área de la superficie 16 superior
expuesta. Un pico u otra herramienta de rotura 22 se fija fijamente
a cada dispositivo de rotura de costra 20 para engancharse
disruptivamente a la costra superior 16 formada de la masa 14.
Los dispositivos 20 de rotura de costra están en
comunicación eléctrica con un controlador 24. El controlador 24
utiliza el dispositivo 20 de rotura de costra para enganchar y
retirar la costra formada sobre la superficie superior 16. Además,
el dispositivo 20 de rotura de costra está accionado neumáticamente
y están cada uno en comunicación fluida con una fuente 26 de fluido
a presión. La fuente 26 de fluido a presión proporciona un flujo
presurizado de fluido actuador a una presión del sistema de 690
kilopascales (kPa) (100 psi) aproximadamente. En una realización
ejemplar, el fluido actuador es aire comprimido, sin embargo, se
apreciará que se puede sustituir por un fluido hidráulico a presión
o similar. Además, se apreciará que la presión del sistema 690 kPa
es de naturaleza meramente ejemplar y que la presión del sistema
puede variar según los requisitos de diseño.
La pluralidad de dispositivos 20 de rotura de
costra son todos de igual diseño y función igual. Por lo tanto, se
describirá en detalle en la presente memoria un único dispositivo 20
de rotura de costra. El dispositivo 20 de rotura de costra incluye
generalmente una parte 30 trabajo y una parte 32 de control
neumático. La parte 32 de control neumático controla la operación de
la parte 30 de trabajo en tres modos generales: estático, rotura y
retorno. Cada uno de los tres modos está descrito más en detalle a
continuación.
Con referencia a las figuras
2-4, la parte de trabajo 30 del dispositivo 20 de
rotura incluye un cilindro 34 neumático que tiene una pared 36
exterior cilíndrica y paredes 38, 40 superior e inferior que
definen una cámara 42 interna. Un dispositivo 44 está dispuesto
deslizantemente dentro de la cámara 42 interna y se cierra contra
una superficie 46 circunferencial interna de la pared 36 exterior
cilíndrica. De esta manera, el dispositivo divide la cámara 42
interna en las cámaras 42a, 42b superior e inferior. El dispositivo
44 está fijado de manera fija a un vástago de pistón 48 que está
dispuesto deslizantemente a través de una abertura 50 central de la
pared 40 de extremo inferior. El vástago de pistón 48 está en
acoplado deslizante y de manera estanca a la abertura 50 para
prohibir la evacuación o la fuga de fluido a presión a partir de la
cámara 42b inferior. La herramienta 38 de rotura está fijada
fijamente al extremo del vástago de pistón 48. La pared 38 de
extremo inferior incluye un orificio 52 de fluido para proporcionar
fluido de mando a presión para conducir el dispositivo 44 hacia
abajo dentro de la cámara 42 interna. La pared 40 de extremo
inferior incluye un orificio 54 de fluido para proporcionar fluido a
presión de retracción para retraer el dispositivo 44 hacia arriba
dentro de la cámara interna 42.
La parte 32 de control neumático del dispositivo
20 de rotura de costra incluye una serie de orificio de fluido,
válvulas y orificio de salida para utilizar la parte de trabajo en
cada uno de los tres modos. En el modo estático la parte 32 de
control neumático mantiene el dispositivo 44 en una posición más
superior dentro de la cámara 42 interna, con lo cual la herramienta
22 de rotura está completamente retraída de su enganche con la
costra formada sobre la superficie superior 16 de la masa 14. Esto
se consigue mediante la cámara 42b inferior que está rellena con el
fluido a presión, que tiene suficiente presión de elevación, y la
cámara 42a superior que se vacía de fluido a presión. Si la presión
de fluido se reduce a causa de la evacuación, y el dispositivo 44
baja dentro de la cámara 42 interna, un primer actuador 56 de
detección es desactivado dirigiendo el fluido a presión dentro de la
cámara 42b inferior para volver a conducir el dispositivo 44 hacia
arriba, con lo cual se vuelve a accionar el primer actuador 56 de
detección reduciendo el flujo de fluido a presión y evitando que
el dispositivo 44 se mueva. En el modo de rotura, el fluido a
presión es retirado de la cámara 42b inferior a través del orificio
54 de fluido de la pared 40 de extremo inferior y el fluido a
presión es dirigido dentro de la cámara 42a superior a través del
orificio 52 de fluido de la pared 38 de extremo superior,
conduciendo el dispositivo 44 hacia abajo dentro de la cámara 42
interna. De esta manera, la herramienta 22 de rotura es conducida
dentro de la costra gormada sobre la superficie superior 16,
rompiendo de esta manera la costra. El modo de retorno se inicia
una vez que el dispositivo 44 se acerca de la pared 40 de extremo
inferior, accionando de este modo un segundo actuador 58 de
detección para retirar el fluido a presión de la cámara 42a
superior, fuera del orificio de fluidos 52, y dirigir el fluido a
presión dentro de la cámara 42b inferior a través del orificio 54 de
fluido, conduciendo por lo tanto el dispositivo 44 hacia arriba
dentro de la cámara 42 interna.
La parte 32 de control neumático del dispositivo
20 de rotura de costra incluye una primera y una segunda entrada 60,
62 en comunicación fluida con la fuente 26 de fluido a presión. La
primera entrada 60 proporciona selectivamente fluido a presión a
los componentes descritos en la presente memoria de la parte 32 de
control neumático a través de un actuador de control 64. La segunda
entrada 62 proporciona fluido a presión directamente al primer
actuador 56 de detección, una válvula 66 de control superior y el
segundo actuador 58 de detección. El primer actuador 56 de detección
dirige selectivamente el flujo de fluido a presión a una válvula 68
de control inferior que dirige, además, selectivamente el flujo de
fluido a presión a la cámara 42b inferior. La válvula 66 de control
superior dirige selectivamente el flujo de fluido a presión a la
cámara 42a superior. El actuador 64 de control dirige
selectivamente el flujo de fluido a presión de la primera entrada 60
a través de un actuador 70 de vigilancia a los orificios de guías
72, 74 de las válvulas 66, 68 de control inferior y superior,
respectivamente para accionar las válvulas 66, 68 de control
superior e inferior. El segundo actuador 58 de detección dirige el
flujo de fluido a presión de la segunda entrada 62 a un orificio de
guías 76 del actuador 70 de vigilancia para accionar el actuador 70
de vigilancia.
Con referencia a la figura 2, los componentes de
la parte 32 de control neumático se describirá en detalle para
definir el modo estático de operación de la parte 32 de control. El
actuador 64 de control es una válvula de dos posiciones que incluye
una guía 78 accionado por solenoide que está selectivamente
accionado por el solenoide 80. El solenoide 80 está en comunicación
eléctrica con y está accionado por el controlador 24. El actuador
de control 64 incluye un orificio 82 de entrada que está en
comunicación fluida directa con la primera entrada 60 de la fuente
26 de fluido a presión, un orificio 84 de evacuación, y un orificio
86 de salida 86. En la posición desactivada, el muelle 88 empuja el
actuador 64 de control hacia la posición mostrada en la figura 2, y
el orificio de entrada 82 está bloqueado impidiendo de este modo el
flujo de fluido a presión a través del mismo, y el orificio de
evacuación 84 está en comunicación con el orificio de salida 86. De
esta manera, cualquier fluido a presión en los orificios de guías
72, 74 se evacua a la atmósfera a través del actuador d 70 de
vigilancia. Se apreciará, sin embargo, que el actuador 64 de control
descrito en la presente memoria se proporciona meramente como
mecanismo ejemplar para controlar el flujo de entrada del fluido a
presión.
El actuador 70 de vigilancia incluye cuatro
orificios que están selectivamente en comunicación fluida el uno con
el otro. El primer orificio 90 está en comunicación fluida con el
orificio 86 de salida del actuador de control 64, el segundo
orificio 92 está en comunicación de fluido con las guías 72, 74 de
las válvulas 66, 68 de control superior e inferior. El tercer
orificio 94 está en comunicación fluida indirecta con el orificio
de guías 76 del actuador 70 de vigilancia a través de una válvula de
doble efecto 98. el cuarto orificio 96 está en comunicación fluida
con un orificio de evacuación 102 a la atmósfera. En la posición
desactivada de la figura 2, el actuador de vigilancia 70 permite que
el flujo de fluido entre el primer y el segundo orificio 72, 74 a
través del actuador 74 de control sea evacuado y que la comunicación
fluida entre el tercer y el cuarto orificio 94, 96 sea evacuada. Un
segundo orificio 104 de guía ayuda en el mantenimiento del actuador
70 de vigilancia en la posición desactivada. La guía 76 desplaza el
actuador 70 de vigilancia hacia una posición accionada, que se
describirá en mayor detalle en la presente memoria.
La válvula 66 de control superior está en una
válvula de dos posiciones que incluye el orificio 72 de guía, que
está en comunicación fluida con la primera entrada 60, como se ha
descrito anteriormente. La guía 72 acciona selectivamente a válvula
66 de control superior desde una primera posición hasta una segunda
posición. La válvula 66 de control superior 66 está empujada hasta
la posición desactivada por un muelle 108 e incluye un orificio de
salida 110, un orificio de evacuación 112 y un orificio de salida
114. El orificio de salida 114 está en comunicación fluida constante
con el orificio de fluido 52 de la pared 38 de extremo superior y
está en comunicación fluida selectiva con los orificios de entrada y
de evacuación 110, 112. El orificio de evacuación 112 está en
comunicación fluida con una evacuación a la atmósfera. En el modo
estático, la válvula 66 de control superior permanece en la primera
posición, con lo cual el orificio de salida 114 está en comunicación
fluida con el orificio de evacuación 112. De esta manera, la cámara
superior 42a del dispositivo 20 de rotura de costra es evacuada a la
atmósfera.
La válvula 68 de control inferior es una válvula
de dos posiciones que incluye el orificio 74 de guía en comunicación
fluida con el actuador 64 de control, como se ha descrito
anteriormente. El orificio 74 de guía desplaza selectivamente la
válvula 68 de control inferior desde una posición desactivada a una
posición accionada. La válvula 68 de control inferior es empujada a
la posición desactivada por un muelle 118 e incluye un orificio 120
de entrada, un orificio 122 de evacuación y un orificio 124 de
salida. El orificio 124 de salida está en comunicación fluida
constante con el orificio 54 de fluido de la pared 40 de extremo
inferior y está en comunicación fluida selectiva con los orificios
120, 122 de entrada y de evacuación. El orificio 122 de evacuación
está en comunicación fluida con una evacuación a la atmósfera. El
orificio 120 de entrada está en comunicación de fluido directa con
el primer actuador de detección 56. En el modo estático, la válvula
68 de control inferior permanece en la posición desactivada con lo
cual el orificio 124 de salida está en comunicación fluida con el
orificio 120 de entrada.
El primer actuador 56 de detección es una
válvula de dos posiciones que tiene un actuador 126 que está en
comunicación mecánica con el dispositivo 44 del dispositivo 20 de
rotura de costra a través la pared 38 de extremo superior. El primer
actuador 56 de detección incluye un orificio 128 de entrada y un
orificio 130 de salida. El orificio 130 de salida está en
comunicación fluida con la válvula 68 de control inferior y el
orificio de entrada 128 está en comunicación fluida con la segunda
entrada 62. En una posición desactivada, los orificios de entrada y
de salida 128, 130 están bloqueados el uno respecto del otro. De
este modo se evita que el fluido a presión de la segunda entrada 62
pase a través del primer actuador 56 de detección a la válvula 68 de
control inferior. En una posición desactivada, la comunicación
fluida entre los orificios de entrada y de salida 128, 130 es
completa, con lo cual el fluido a presión fluye desde la segunda
entrada 62 a través del primer actuador 56 de detección hasta la
válvula 58 de control inferior.
Más en general, el primer actuador 56 de
detección suministra aire a la válvula 88 de control inferior.
Cuando el dispositivo 44 vuelve y entra en contacto con el actuador
mecánico 126, el primer actuador 56 de detección se cierra
parcialmente. De esta manera, la presión dentro de la cámara
inferior 42b está regulada por la posición del primer actuador 56 de
detección. La presión de aire en la cámara 48 inferior está
determinada por el peso combinado del dispositivo, el vástago de
pistón 48 y la herramienta de rotura de costra 22. En caso de fuga,
el primer actuador 56 de detección se cierra parcialmente,
proporcionando una presión suficiente para soportar el dispositivo
44 en la posición de trabajo superior.
En el modo estático, el dispositivo 44 está
dispuesto hacia arriba dentro de la cámara 42, el primer actuador 56
de detección es empujado en la primera dirección por el actuador
mecánico 126. En caso de purga o de fuga del dispositivo 44 dentro
de la cámara 42, el actuador 126 mecánico del primer actuador de
detección 56 puede el contacto con el dispositivo 41 y un muelle
132 empuja el primer actuador 56 de detección hacia la posición
desactivada. De esta manera, el fluido a presión pasa a través del
primer actuador 56 de detección y la válvula 68 de control inferior
dentro de la cámara 42b inferior para empujar el dispositivo 44
hacia arriba dentro de la cámara 42. cuando el dispositivo 44 entra
en contacto con el actuador 126 mecánico para desplazar el primer
actuador 56 de detección a una posición desactivada, la presión de
fluido hacia la válvula de control inferior 66 se bloquea de nuevo.
De este modo, no se requiere el mantenimiento continuo del fluyo y
de la presión de control en toda la línea para mantener el
dispositivo 44 en una posición hacia arriba, proporcionando por lo
tanto un sistema más energéticamente eficiente.
El segundo actuador 58 de detección es una
válvula de dos posiciones que tiene un actuador 134 mecánico que
está en comunicación utilizable con el dispositivo 44 del
dispositivo 20 de rotura de costra, a través de la pared 40 de
extremo inferior. El segundo actuador 58 de detección incluye un
orificio 136 de entrada, un orificio 138 de salida y un orificio 140
de evacuación. El orificio 136 de entrada está en comunicación
fluida con la segunda entrada 62, el orificio de salida 138 está en
comunicación fluida con el orificio 76 de guía del actuador 70 de
vigilancia, a través la válvula de doble efecto 98, y el orificio de
evacuación 140 está en comunicación fluida con una evacuación a la
atmósfera. El orificio 138 de salida está en comunicación fluida
selectiva con los orificios de entrada y de evacuación 136, 140.
En el modo estático, el segundo actuador 58 de
detección está empujado hacia una posición desactivada por un muelle
142, con lo cual el orificio 138 de salida está en comunicación
fluida con el orificio 140 de evacuación para evacuar el orificio 76
de guía del actuador 70 de vigilancia a la atmósfera. En el modo de
rotura, como se ha descrito más en detalle en la presente memoria
descriptiva, el actuador mecánico 134 empuja selectivamente el
segundo actuador 58 de detección en una posición accionada, contra
el empuje del muelle 142. En la posición accionada, el orificio 140
de evacuación está bloqueado y los orificios de entrada y salida
136, 138 están en comunicación fluida el uno con el otro.
En el modo estático, el fluido a presión que
estaba atrapado previamente dentro de la cámara 42b inferior, empuja
el dispositivo a una posición superior dentro de la cámara 42,
accionado por lo tanto el actuador 126 mecánico, desplazando el
primer actuador 56 de detección a la posición accionada. Si, sin
embargo, se reduce el fluido a presión en el interior de la cámara
42b inferior, dando por lo tanto como resultado la fuga del
dispositivo 44, el primer actuador 56 de detección es empujado por
el muelle 132 a la posición desactivada, liberando el flujo de
fluido a presión desde la segunda entrada 62, a través del primer
actuador de detección desactivado, a través de la válvula 68 de
control inferior desactivada y dentro de la cámara 42b inferior. De
esta manera, no se requiere un suministro constante de fluido a
presión dentro de la cámara 42b inferior, con lo cual se reduce la
demanda global de fluido a presión del dispositivo 20 de rotura
de
costra.
costra.
El controlador 24 señaliza periódicamente la
activación del dispositivo 20 de rotura de costra en el modo de
rotura. La señalización del modo de rotura se puede producir para
una de las diversas razones que incluye un programa, sensores que
detectan la condición de la masa 14 o similar. Como se observa mejor
en la figura 3, para iniciar el modo de rotura, el controlador 24
señaliza el solenoide 80 del actuador 64 de control que desplaza el
actuador 64 de control a una posición accionada. En la posición
accionada, el orificio de entrada 82 está en comunicación fluida con
el orificio 86 de salida para permitir el flujo de fluido a presión
desde la primera entrada 60 a través del actuador 64 de control. El
fluido a presión fluye a través del actuador 70 de vigilancia y a
través de una trayectoria 150 que se divide en una primera y una
segunda trayectoria 150a, 150b. El fluido a presión fluye a través
de la primera trayectoria 150a al orificio 72 de guía de la válvula
68 de control superior y a través de la segunda trayectoria 150b al
orificio 74 de guía de la válvula 68 de control inferior. El fluido
a presión desplaza concurrentemente las válvulas 66, 68 de control
superior e inferior a sus posiciones accionadas.
El desplazamiento de la válvula de control
superior 66 a la posición accionada bloquea el orificio 112 de
evacuación y permite la comunicación fluida entre los orificios 110,
114 de entrada y salida. De esta manera, el fluido a presión fluye
desde la segunda entrada 62, a través de la válvula de control
superior 66 y dentro de la cámara 42a superior, a través del
orificio de fluido 52. Se puede incluir una fuente 152 de volumen
opcional para introducir un fluido a presión almacenado dirigido a
través de la válvula 68 de control superior para facilitar el
desplazamiento hacia abajo del dispositivo 44. El fluido a presión
que fluye dentro de la cámara 42a superior fuerza hacia abajo el
movimiento del dispositivo 44. El desplazamiento concurrente de la
válvula de control inferior hacia la posición accionada bloquea el
orificio 120 de entrada y permite la comunicación fluida entre los
orificios de salida y evacuación 122, 124. Como el fluido a presión
en la cámara 42a superior, el dispositivo 44 cae hacia abajo debido
a la gravedad y el fluido a presión en la cámara inferior 42a es
evacuado fuera del orificio de fluido 54 de la pared 40 de extremo
inferior, a través de la válvula 68 de control inferior y fuera a
la atmósfera. De esta manera, el dispositivo 44 puede caer
libremente, conduciendo la herramienta 22 de rotura hacia abajo
dentro de la costra formada sobre la superficie superior 16,
rompiendo de este modo la costra formada sobre la superficie
superior 16. La entrada de fluido a presión dentro de la cámara
superior 42a previene que se produzca la acción aspirante, la cual
actuaría para ralentizar la caída del dispositivo 44. Además, si la
caída gravitacional del dispositivo 44 es insuficiente para romper
la costra formada sobre la superficie superior 16, el aire a presión
proporciona una fuerza añadida. Se debería de indicar que el
desplazamiento hacia abajo del dispositivo 44 desactiva el primer
actuador 56 de detección para permitir que el flujo de fluido a
presión hacia la válvula 68 de control inferior donde está
bloqueado en el orificio 120.
Como se puede ver mejor en la figura 4, el modo
de retorno se inicia mediante el dispositivo 44 que se interconecta
con el actuador mecánico 134 del segundo actuador de detección 58,
desplazando de este modo el segundo actuador 58 de detección a la
posición desactivada. El accionamiento del segundo actuador 58 de
detección 58 bloquea el orificio 140 de evacuación y permite la
comunicación fluida entre los orificios de entrada y salida 136,
138. de esta manera, el fluido a presión fluye desde la segunda
entrada 62 a través del segundo actuador 58 de detección a través
la válvula de doble efecto 89, al orificio 76 de guía del actuador
70 de vigilancia para accionar el actuador 70 de vigilancia. El
accionamiento del actuador 70 de vigilancia permite el flujo de
fluido entre el primer y el tercer orificio 90, 94 y el segundo y el
cuarto orificio 92, 96. De esta manera, el fluido a presión se
dirige a través del actuador 70 de vigilancia a un cilindro 154 de
alimentación y al orificio 76 de guía del actuador 70 de vigilancia
a través de la válvula 98 de doble efecto. Además, el fluido a
presión aplicado a los orificios 72, 74 de guía de las válvulas 66,
68 de control superior e inferior se evacúan a través del actuador
70 de vigilancia.
Con el fluido a presión evacuado a partir de los
orificios 72, 74 de guía de las válvulas de control superior e
inferior 66, 68, las válvulas de control superior e inferior 66, 68
son empujadas dentro de sus respectivas posiciones desactivadas por
sus respectivos muelles 108, 118. En la posición desactivada, la
válvula 68 de control superior bloquea el flujo de fluido a presión
dentro de la cámara superior 42a y proporciona una trayectoria de
evacuación para el fluido a presión residual en la cámara superior
42a. Concurrentemente, el fluido a presión fluye a través del primer
actuador de detección 56, a través de la válvula 68 de control
inferior y dentro de la cámara inferior 42b para empujar el
dispositivo 44 hacia arriba dentro de la cámara 42. Como el
dispositivo 44 se desplaza hacia arriba, el fluido residual en la
cámara superior 42a se evacua fuera a través de la válvula 66 de
control superior.
El desplazamiento hacia arriba del dispositivo
44 permite que el muelle 142 desactive el segundo actuador 58 de
detección. De este modo, el fluido a presión fluye desde la segunda
entrada 62 a través del segundo actuador 58 de detección y hacia la
guía 76 del actuador 70 de vigilancia se bloquea y el fluido a
presión en una entrada a la válvula de doble efecto 98 es evacuado a
la atmósfera. Sin embargo, el orificio 76 de guía del actuador 70 de
vigilancia no se desactiva inmediatamente. En su lugar, el flujo de
fluido a presión entre el primer y el tercer orificio 90, 94 del
actuador 70 de vigilancia desplaza la válvula 98 de doble efecto y
se aplica al orificio 76 de guía del actuador 70 de vigilancia.
El dispositivo 44 alcanza eventualmente la parte
superior de la cámara 42, accionando por lo tanto el primer actuador
56 de detección hacia la primera posición y modula el flujo de
fluido a presión a través de la cámara 42 inferior, como se ha
descrito anteriormente. De este modo, el dispositivo se mantiene en
la posición superior como se ha descrito en el modo estático. Como
consecuencia del hacinamiento inmediato del modo de retorno descrito
anteriormente, la herramienta 22 de rotura está expuesta a la masa
14 durante un tiempo limitado. De esta manera, la transferencia de
calor que resulta de la exposición de la herramienta 22 de rotura a
la masa 14 se reduce considerablemente, proporcionando por lo tanto
un sistema más eficiente desde el punto de vista energético.
Después de un tiempo predeterminado, el
controlador 24 desactiva el solenoide 80 y el muelle 66 empuja el
actuador 64 de control a la posición desactivada. En la posición
desactivada, el flujo de fluido a presión a partir de la primera
entrada 60 está bloqueado y el fluido a presión residual se dirige
a través del actuador 64 de control a la evacuación. Eventualmente,
el fluido a presión residual no se puede mantener más tiempo el
accionamiento del actuador 70 de vigilancia contra el empuje del
muelle 106, y el segundo orificio 104 de guía. De este modo, el
actuador 70 de vigilancia se desplaza a la posición desactiva y la
parte 32 de control neumático retorna al modo estático. Se ha de
indicar que el actuador 70 de vigilancia, con su respectivo fluido
fluye, está diseñado para formar parte de un circuito de retención,
con lo cual la desactivación sólo se produce al desactivar el
actuador de control 64.
Claims (10)
1. Un sistema de control para controlar
selectivamente el movimiento de un dispositivo (22) de rotura de
costra de metal fundido que incluye una herramienta (22) de rotura
de costra para romper una costra, siendo dicho dispositivo móvil
entre una primera y una segunda posición, incluyendo el sistema de
control:
un actuador (64) de control accionado
selectivamente para permitir la comunicación fluida entre el sistema
de control y una fuente de fluido (60) a presión; y
un sistema de mando (66, 68) para conducir
selectivamente el dispositivo entre la primera y la segunda posición
de trabajo en respuesta al actuador de control que permite la
comunicación fluida entre el sistema de control y la fuente de
fluido a presión,
caracterizado porque incluye, además:
un sistema (56, 58) de detección para
identificar una de la primera y la segunda posición del dispositivo
y manipular un flujo de fluido a presión hacia el dispositivo en
respuesta al mismo; y
un actuador (70) de vigilancia accionado
selectivamente por el sistema de detección para aliviar el flujo de
fluido a presión hacia una parte del sistema de mando, en el cual el
actuador de vigilancia permanece accionado hasta que el actuador de
control se desactiva,
en el cual el sistema de control se puede
utilizar para hacer que la herramienta (22) de rotura de costra
caiga libremente para romper la costra formada sobre la superficie
superior para exponer la herramienta (22) de rotura de costra a la
costra durante un periodo de tiempo limitado, reduciendo de este
modo la transferencia de calor que resulta de la exposición de la
herramienta (22) de rotura a la costra.
2. Un sistema de control según la
reivindicación 1, en el cual el sistema de mando (66, 68)
comprende:
un primer actuador (68) accionado selectivamente
para permitir el flujo de fluido a presión hacia un primer lado
(42b) del dispositivo (22) para conducir el dispositivo (22) a la
primera posición de trabajo; y
un segundo actuador (66) accionado
selectivamente para permitir el flujo de fluido a presión hacia un
segundo lado (42a) del dispositivo (22) para conducir el dispositivo
(22) a la segunda posición de trabajo.
3. Un sistema de control según la
reivindicación 2, en el cual cada uno del primer y del segundo
actuador incluye una guía (74, 72) en comunicación fluida con el
actuador de vigilancia, accionado el actuador de vigilancia
concurrentemente cada uno del primer y el segundo actuador.
4. Un sistema de control según la
reivindicación 1, en el cual dicho sistema de detección
compren-
de:
de:
un primer actuador (56) de detección en
comunicación utilizable con el dispositivo y accionado
selectivamente por el dispositivo para permitir el flujo de fluido a
presión hacia el sistema de mando; y
un segundo actuador (58) de detección en
comunicación utilizable con el dispositivo y selectivamente
accionado por el dispositivo para permitir el flujo de fluido a
presión hacia el actuador de vigilancia para accionar el actuador de
vigilancia.
5. Un sistema de control según la
reivindicación 4, en el cual el primer actuador de detección está en
comunicación fluida intermedia entre el sistema de mando y la fuente
de fluido a presión.
6. Un sistema de control según la
reivindicación 4, en el cual el segundo actuador de detección está
en comunicación fluida intermedia entre el actuador de vigilancia y
la fuente de fluido a presión.
7. Un sistema de control según la
reivindicación 4, en el cual el primer actuador de detección está
accionado por el dispositivo que se mueve desde la primera estación
de trabajo, permitiendo de este modo que el sistema de mando
devuelva el dispositivo a la primera posición de trabajo.
8. Un sistema de control según la
reivindicación 4, en el cual el segundo actuador de detección es
accionado inmediatamente cuando el dispositivo alcanza la segunda
posición de trabajo para que el sistema de mando empiece a devolver
el dispositivo a la primera posición de trabajo.
9. Un sistema de control según la
reivindicación 1, que comprende, además, un controlador (24) en
comunicación utilizable con el actuador de control para controlar
selectivamente el accionamiento y la desactivación del actuador de
control.
10. Un sistema de control según la
reivindicación 1, en el cual el sistema de detección (56, 58) está
en comunicación fluida intermedia entre el sistema de mando y la
fuente de fluido a presión.
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