MXPA05011492A - Aparato formador de moldes de arena. - Google Patents

Abstract

Se describe un aparato (10) de formacion de arena que comprende una caja de arena (12), un multiple (14), una caja central (16) que define una cavidad (18), una mesa de sujecion (20) y un conjunto de tubo de soplado (22). El aparato (10) es convertible de un estado de soplado de arena a un estado de introduccion de catalizador sin remocion del conjunto de tubo de soplado (22) y/o una separacion del paquete de herramienta (por ejemplo, el multiple (14) y mitades de recorte/arrastre de la caja central (16). En el estado de soplado de arena, la arena es soplada desde la caja (12) a la cavidad (18) y en el estado de introduccion de catalizador, el catalizador es introducido a la arena soplada en la cavidad (18) para solidificar la arena a forma de arena.

Description

APARATO FORMADOR DE MOLDES DE ARENA CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere en general, como se in-dica, a un aparato formador de moldes de arena, que es un aparato que forma un molde de arena solidificada para uso en la colada siguiente de una pieza metálica.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Al fundir una pieza metálica que tiene cavidades, agujeros, superficies o recorridos, es común en la industria de fundición utilizar moldes de arena solidificados para obtener la geometría interior y/o exterior deseada. Tales moldes de arena se pueden usar solos o en combinación en una operación de colada. Específicamente, la pieza fundida se forma vertiendo metal fundido a o alrededor del molde de arena. A la terminación de la colada de la pieza metálica, el (los) molde (s) de arena se rompe (n) , sacuden, desolidifican o quitan de otro modo de la pieza metálica. Por consiguiente, el proceso de fun-dición comienza frecuentemente con la formación de uno o varios moldes de arena correspondientes a la geometría deseada de la pieza metálica a vaciar. Un molde de arena (por ejemplo, un núcleo de arena o un molde de arena) se forma típicamente en una caja de núcleo in-cluyendo una semicaja superior y semicaja inferior, que definen entremedio una cavidad de la geometría deseada. La caja de núcleo está destinada a recepción de un conjunto de tubos de soplado que transporta arena preparada (por ejemplo, acondicionada con sustancias químicas o resinas de manera que perma-nezca fluida) desde un depósito de arena a la cavidad. La caja de núcleo también puede tener pasos de expulsión en su semicaja superior y/o semicaja inferior para permitir que escape aire desde la cavidad cuando esté llena de arena. Después de soplar la arena a la cavidad, se retira el conjunto de tubos de soplado de la caja de núcleo. La salida del tubo de soplado tiende frecuentemente a crear un ligero montón de arena en la semicaja superior justo encima de la cavidad producido por la arena excedente que cae del tubo de so-piado debido al ángulo de reposo. Para evitar imperfecciones en el lado de semicaja superior del molde de arena acabado, la norma industrial es aplastar o apisonar estos pequeños montones de arena con rulos apisonadores antes de los pasos de solidificación por catalizador. Después de la extracción del conjunto de tubos de soplado (que está fijado al depósito de arena a través de la placa de soplado) , se coloca un colector de gaseamiento encima de la caja de núcleo para formar una cámara sellada, que cubre el agujero del tubo de soplado y los pasos de la semicaja supe-rior. Los pasos de apisonamiento se realizan generalmente en este punto con rulos, que cuelgan de una placa dentro de la cámara del colector. Cilindros o muelles accionan típicamente el movimiento de la placa de apisonamiento. Posteriormente se introduce un catalizador solidificante por los orificios de entrada en el colector, avanza a través del agujero de semicaja superior de tubo de soplado y pasos de expulsión de núcleo, y después sale por los pasos de expulsión de la semicaja inferior. Después de un tiempo de curado apropiado, se purga la cavidad con aire para quitar vapores de catalizador residua-les. La caja de núcleo puede separarse después para la expulsión y extracción del molde de arena curado. Se puede observar que entre los pasos de soplado de arena y los pasos de introducción de catalizador, un aparato convencional de formación de moldes de arena necesita la extracción del conjunto de tubos de soplado y la transferencia del colector. También se puede observar que la tendencia corriente en la industria es rodear todos los componentes de formación de molde de arena (por ejemplo, el depósito de suministro de arena, la semicaja superior, el colector, etc) en un recinto, proporcionando por ello una zona separada para expulsar los vapores del catalizador. Aunque tal recinto puede proteger el entorno exterior contra los vapores indeseables, no evita que los vapores de catalizador residuales curen de forma no intencionada la arena que quede en el conjunto de tubos de soplado o el depósito de arena. En el pasado se propusieron métodos de formación de moldes de arena y/o se intentó realizar con dicho equipo los pasos de soplado de arena y los pasos de introducción de catalizador. Estos métodos propuestos/intentados tuvieron un éxito muy limitado (o nulo) y no carecían de inconvenientes significativos. Por ejemplo, se ha propuesto la modificación de la placa de soplado de arena para poder introducir los pasos de catalizador a lo largo de lado cada uno del tubo de soplado. Sin embargo, esta modificación no proporcionó ninguna forma de evitar la contaminación y el endurecimiento de la arena contenida en el tubo de soplado. También se ha propuesto la sustitución de cajas de núcleo convencionales por otras que tienen configuraciones de perforación complicadas, sellado de vesículas, y recorridos de soplado indirectos. Sin embargo, estas propuestas requieren la retirada en toda la industria de literalmente todas las cajas de núcleo existentes (o al menos las mitades de semicaja superior) y, además, no realizan una distribución de arena uniforme desde el extremo del tubo de soplado. También se han intentado tubos de soplado especiales, con salidas laterales de soplado y gaseamiento para alimentar zonas periféricas de los núcleos . En resumen, estoas soluciones propuestas e intentadas no realizan una distribución de arena uniforme (es decir, no llenan adecuadamente el tubo por debajo) para llenar la caja de núcleo de manera convencional, no utilizan los diseños comunes existentes y aceptados de las cajas de núcleo, no realizan expulsión a través del lado superior de la semicaja superior, y/o no satisfacen la necesidad de apisonamiento antes de los pasos de introducción de catalizador. Además, los métodos propuestos e intentados en el pasado no proporcionan estas características realizando también al mismo tiempo una contención controlada del catalizador.

COMPENDIO DE LA INVENCION La presente invención proporciona un aparato formador de moldes de arena donde los pasos de soplado de arena y los pasos de introducción de catalizador se pueden realizar sin ex-tracción de un conjunto de tubos de soplado y/o transferencia de un colector de gaseamiento. El aparato formador de moldes de arena de la presente invención también puede realizar una distribución de arena uniforme desde el extremo del tubo de soplado para llenar la caja de núcleo de manera convencional, es compatible con el equipo de utillaje existente de cajas de núcleo, puede realizar expulsión a través del lado superior de la semicaja superior, y/o puede realizar apisonamiento antes de los pasos de introducción de catalizador. Además, estas características se obtienen al mismo tiempo que también se rea-liza una contención controlada del catalizador. Más en concreto, la presente invención proporciona un aparato formador de moldes de arena que incluye una caja de núcleo, con una cavidad que tiene una forma correspondiente a un molde de arena deseado, y un conjunto de tubos de soplado. El conjunto de tubos de soplado incluye un paso de arena a través del que se sopla arena a la cavidad, un paso de catalizador para la introducción de catalizador a la arena soplada a la cavidad, y el sellado entre el paso de arena y el paso de catalizador, por lo que la arena en el paso de arena está ais-lada del catalizador en el paso de catalizador. El aparato es convertible entre un estado de soplado de arena, donde se sopla arena a la cavidad a través del paso de arena, y un estado de introducción de catalizador, donde se introduce catalizador en la arena soplada en la cavidad.

El conjunto de tubos de soplado puede incluir un tubo interno y un tubo externo, que rodea al menos parcialmente el tubo interno. El movimiento relativo entre el tubo interno y el tubo externo convierte el conjunto entre una posición de soplado de arena y una posición de introducción de catalizador. Cuando está en la posición de soplado de arena, el paso de arena comunica con la cavidad y el paso de catalizador está sellado al un suministro de catalizador. Cuando está en la posición de introducción de catalizador, el paso de introducción de catalizador comunica con el suministro de catalizador y el paso de arena está sellado a la cavidad. El tubo interno también apisona la arena soplada cuando el conjunto se convierte de la posición de soplado de arena a la posición de introducción de catalizador. El tubo interno se puede montar (por ejemplo, montar ajustablemente) en el depósito de arena, y el tubo externo se puede montar (por ejemplo, montar ajustablemente) en el colector. De esta manera, el movimiento relativo entre el depósito de arena y el colector convierte al aparato entre un estado de soplado de arena y un estado de introducción de catalizador. El colector permanece continuamente fijado a la caja de núcleo cuando se está soplando arena a la cavidad, y el conjunto de tubos de soplado permanece recibido en el colector y la caja de núcleo cuando se está introduciendo catalizador en la cavi-dad de arena soplada. Asi, antes y durante los pasos de introducción de catalizador, el núcleo no curado no es perturbado por los movimientos de la máquina y/o las transferencias del equipo . Estas y otras características de la invención se descri-ben plenamente y señalan en particular en las reivindicaciones. La descripción y los dibujos siguientes anexos exponen con detalle una realización ilustrativa de la invención, siendo esta realización indicativa de solamente una de las varias formas en las que se puede emplear los principios de la inven-ción.

DIBUJOS Las figuras 1A y IB son vistas laterales esquemáticas de un aparato formador de moldes de arena según la presente invención, representándose el aparato en su estado de soplado de arena y su estado de introducción de catalizador, respectivamente . La figura 2 es una vista lateral esquemática ampliada de un componente del aparato formador de moldes de arena, a saber un tubo interior de soplado. Las figuras 2A-2E son vistas esquemáticas en sección del tubo interior de soplado como se ve a lo largo de las líneas correspondientes en la figura 2. La figura 3 es una vista lateral esquemática ampliada de otro componente del aparato formador de moldes de arena, a saber un tubo exterior de soplado. Las figuras 4A y 4B son vistas laterales esquemáticas que muestran configuraciones de flujo cuando el aparato formador de moldes de arena está en su estado de soplado de arena y su estado de introducción de catalizador, respectivamente.

DESCRIPCIÓN DETALLADA Con referencia ahora a los dibujos con detalle, e ini-cialmente a las figuras 1A y IB, se representa un aparato formador de moldes de arena 10 según la presente invención. El aparato formador de moldes de arena 10 incluye un depósito de arena 12, un colector de gaseamiento 14, una caja de núcleo 16 que define una cavidad 18, una plataforma de fijación 20, y un conjunto de tubos de soplado 22. El aparato 10 es convertible desde un estado de soplado de arena (figura 1A) a un estado de introducción de catalizador y purga (figura IB) sin extracción del conjunto de tubos de soplado 22 y/o soltar el paquete de herramientas (por ejemplo, el colector 14 y las mitades de se-micaj s superior/inferior de la caja de núcleo 16) . En el estado de soplado de arena, se sopla arena desde el depósito 12 a la cavidad 18 para llenarla de arena comprimida para formar un molde de arena. En el estado de introducción de catalizador y purga, el catalizador se introduce en el molde de arena que ahora ocupa la cavidad 18 y después se purga de ella. El depósito de arena ilustrado 12 incluye elementos de pared superior y una placa 24, que definen conjuntamente un espacio de contención de arena 26. Arena preparada (por ejem-pío, arena premezclada con las sustancias químicas apropiadas, resinas, o aglutinantes de manera que pueda permanecer fluida y se pueda curar por catalizadores en un estado gaseoso o líquido) se contiene dentro del espacio 26 y descansa encima de la placa 24. La placa 24 se coordina con el conjunto de tubos de soplado 22 (por lo que se denomina a veces "placa de soplado") y, para ello, incluye un agujero 28 para recepción del conjunto de tubos de soplado 22. El agujero 28 también se utiliza para montar un componente del conjunto de tubos de soplado 22 (a saber, un tubo 58, introducido a continuación), por lo que su porción inferior puede estar roscada. También se puede observar que la parte superior del agujero 28 puede estar abocinada para facilitar el flujo de arena. El colector de gaseamiento ilustrado 14 incluye elementos de pared que, junto con la superficie superior de la caja de núcleo 16, definen una cámara sellada 30. El elemento de pared superior tiene un agujero 32 para recepción del conjunto de tubos de soplado 22 y para el montaje de un componente (a saber un tubo 60, introducido a continuación) del conjunto de tubos de soplado 22. La porción superior del agujero 32 puede estar roscada o con pestaña a efectos de montaje. Los elementos de pared lateral incluyen orificios de entrada/salida 34, que comunican con la cámara de colector 30. Los orificios 34 funcionan como salidas para evacuación de aire durante los pasos de soplado de arena y también funcionan como entradas de catalizador y aire de purga durante los pasos de introducción- de catalizador y purga. Típicamente, los orificios 34 se conectarían a una máquina de producción de catalizador (por ejemplo, un generador de gas) , previéndose reco-rridos de derivación o doble finalidad para un suministro de fluido de purga y un drenaje de aire de escape. En cualquier evento, este diseño permite al colector 14 permanecer estacionario con relación a la caja de núcleo 16 durante todos los pasos de soplado de arena, expulsión, apisonamiento, introduc-ción de catalizador y purga. Se puede prever topes 36 en la superficie inferior de la placa de soplado 24 y se puede prever topes correspondientes 38 en la superficie superior del colector 14. Los topes 36 y 38 se pueden colocar preferiblemente para distribuir la carga de manera uniforme y/o pueden estar preferiblemente configurados y dimensionados igualmente. La distancia entre los topes 36 y 38 se controla elevando la plataforma de fijación 20 y/o bajando el depósito de arena 12. Se puede observar que en uno o ambos casos, el colector 14 puede permanecer herméticamente fijado a la caja de núcleo 16, y las mitades de semicajas superior/inferior de la caja de núcleo 16 puede permanecer estacionarias una con relación a otra. Cuando el conjunto 10 está en su estado de soplado de arena, hay un espacio predeterminado entre los topes 36 y 38 (figura 1A) . Cuando el conjunto 10 está en su estado de introducción de catalizador, hay menos espacio (por ejemplo, ninguno) entre los topes 36 y 38 (figura IB) . Puede notarse para futura referencia que la espaciación inicial entre los topes 36 y 38 (figura 1A) establece la posición inicial de soplado de arena, establece los parámetros de colocación relativos entre los componentes de tubo de soplado (a saber, los tubos 58 y 60, introducidos a continuación), y establece la altura de apisonamiento . La caja de núcleo ilustrada 16 incluye una semicaja supe-rior 40 y una semicaja inferior 42, que definen conjuntamente la cavidad 18. En el aparato ilustrado 10, la caja de núcleo 16 está dividida horizontalmente; es decir, tiene una semicaja superior 40 y una semicaja inferior 42. Sin embargo, se puede observar que la presente invención se podría usar (con adecuadas modificaciones de la orientación del aparato 10) en unión con cajas de núcleo divididas verticalmente u otras no divididas horizontalmente. En la caja de núcleo ilustrada 16, la semicaja superior 40 incluye un agujero 44, que se extiende des-de la parte superior de la caja de núcleo 16 a la cavidad 18. El agujero 44 está alineado con el agujero 28 del depósito y el agujero 32 del colector, y está dimensionado y conformado para recepción de una porción del conjunto de tubos de soplado 22. La semicaja superior 40 también incluye pasos 46, que se extienden desde la cavidad 18 a la parte superior de la caja de núcleo 16 y que comunican con la cámara de colector 30. Estos pasos 46 funcionan como salidas de aire de escape (es decir, agujeros de expulsión) de la cavidad 18 durante los pasos de soplado de arena, como entradas de catalizador a la cavidad 18 durante los pasos de introducción de catalizador, y como entradas de aire de purga a la cavidad 18 durante los pasos de purga. La semicaja inferior 42 incluye pasos 48, que se extienden desde la cavidad 18 a la parte inferior de la caja de núcleo 16. Estos pasos 48 funcionan como salidas de aire de escape (es decir, agujeros de expulsión) de la cavidad 18 durante los pasos de soplado de arena, como salidas de catalizador de la cavidad 18 durante los pasos de introducción de catalizador, y como salidas de aire de purga de la cavidad 18 durante los pasos de purga. Los pasos 46 y 48 están provistos de ranuras, tamices, u otros agujeros de expulsión adecuados de manera que solamente fluidos (y tal vez unos pocos finos de arena) pueden pasar a su través. En la realización ilustrada, la plataforma de fijación 20 está colocada debajo de la semicaja inferior 42, unida adecuadamente a ella (por ejemplo, colocada, atornillada o fijada) , y alineada con precisión con ella. La plataforma 20 aplica presión de fijación continua a través de un cilindro de fija-ción 50 y a la fuerza resultante se le puede oponer un dispositivo de fijación externo 52 en el lado superior del colector 14. El dispositivo de fijación 52 también puede establecer la espaciación entre los topes 36 y 38. La plataforma de fijación 20 y la caja de núcleo 16 pueden definir conjuntamente una cá-mará de escape 54 en la que terminan los pasos de semicaja inferior 48. Se puede disponer orificios de escape 56 para la cámara de escape 54, y los orificios de salida 56 pueden estar conectados a un dispositivo de recogida del tipo de vacío (por ejemplo, un depurador) . El conjunto de tubos de soplado 22 está alineado con el agujero 28 en el depósito de arena 12, el agujero 32 en el colector 14, y el agujero 44 en la caja de núcleo 16. El conjunto 22 se puede extender a través de (o en cambio se puede alinear con) el agujero de depósito 28 y se extiende a través del agujero de colector 32 y el agujero de caja de núcleo 44. De esta manera, el conjunto de tubos de soplado 22 se extiende desde el depósito de arena 12 a la cavidad 18. El conjunto completo 22 está diseñado para encajar en los agujeros laterales 28, 32 y 44 de la semicaja superior, y sellar (a través de la porción 86, introducida a continuación) una vez que se ha logrado la profundidad de penetración deseada . En la realización ilustrada, el conjunto de tubos de soplado 22 incluye un tubo interno 58 y un tubo externo 60, que rodea al menos parcialmente el tubo interno 58. La transforma-ción del aparato formador de moldes de arena 10 desde su estado de soplado de arena a su estado de purga e introducción de catalizador se lleva a cabo por el movimiento relativo entre los tubos 58 y 60. Específicamente, el tubo interno 58 está montado en la placa de soplado de depósito 24 y el tubo exter-no 60 está montado en el colector 14, por lo que el movimiento relativo del depósito-colector da lugar a la recolocación de los tubos 58 y 60 uno con relación a otro. Cuando el depósito 12 y el colector 14 están desplazados uno de otro (es decir, los topes 36 y 38 están separados) , el aparato 10 está en su estado de soplado de arena (figura 1A) . Cuando el depósito 12 y el colector 14 se juntan (es decir, los topes 36 y 38 contactan) , el aparato 10 está en su estado de introducción de catalizador (figura IB) . Cuando el aparato 10 está en su estado de soplado de arena, el conjunto de tubos de soplado 22 establece un recorrido de arena desde el depósito de arena 12 a la cavidad 18 y evita todo escape de arena a la cámara de colector 30. Cuando el aparato 10 está en su estado de introducción de catalizador y purga, el conjunto de tubos de soplado 22 establece un recorrido desde la cámara de colector 30 a la cavidad 18 y evita todo escape de catalizador a la arena excedente contenida todavía dentro del conjunto 22. El conjunto de tubos de soplado 22 también funciona como un rulo de apisonamiento durante pa-sos de compactación del precatalizador. Con referencia ahora a la figura 2, el tubo interno 58 se representa aislado del tubo externo 60, y el depósito 12 se representa aislado de los otros componentes del aparato forma-dor de moldes de arena 10. En la realización ilustrada, el tu-bo 58 incluye una porción de montaje superior roscada 62, una porción central 64, y una porción inferior ahusada 66. La porción superior 62 se enrosca en el agujero 28 en la placa de soplado 24 y se fija en posición con una tuerca de bloqueo. (Se puede observar para futura referencia que dicha disposi-ción roscada de montaje, o un montaje apestañado con cuñas, permitirá el ajuste del tubo interno 58) . La porción central 64 se extiende a través del colector 14 (es decir, a través de la cámara 30 y el agujero 32) y parcialmente a través de la semicaja superior 40 de la caja de núcleo 16.

La porción inferior 66 está colocada dentro de la semica-ja superior 40 junto a la cavidad 18 y termina en una punta 68 que forma un diámetro anular de sellado y rodea una pared 69. La pared 69 puede ser maciza (a excepción de las salidas de catalizador 80, introducidas a continuación) o en cambio puede incluir zonas apantalladas o ranuradas de expulsión. Se puede observar que, aunque en la realización ilustrada la superficie inferior de la punta 68 tiene una geometría generalmente plana (por ejemplo, horizontal) , superficies de punta inclinadas in-feriores son posibles y están contempladas en la presente invención. La pared anular del tubo interno 58 define un paso de arena 70 que se extiende desde una entrada de arena 72 que comunica con el depósito de arena 12 a una o varias (por ejem-pío, una, dos, tres, cuatro) salidas de arena 74. En la realización ilustrada, el paso de arena 70 se extiende en general en el centro a través del tubo 58, la entrada de arena 72 se forma por el extremo superior del tubo 58, y las salidas de arena 74 se forman en la superficie inclinada de la porción inferior ahusada 66, por lo que se sopla arena de forma angular. (Véase también las figuras 2A y 2D) . Durante los pasos de soplado de arena, se sopla arena desde el depósito de arena 12 con aire comprimido, fluye a través de la entrada de arena 72, baja por el centro del tubo 58 (es decir, el paso 70) , y sale del tubo 58 a través de las salidas de arena 74. Las salidas de arena 74 alimentan la arena a y a través de un espacio alrededor del tubo 58 y dentro del tubo externo 60. La pared anular del de el tubo interno 58 también define pasos de catalizador 76, que se extienden desde entradas de catalizador 78 que comunican con la cámara de colector 30 a salidas de catalizador 80. En la realización ilustrada, la entrada de catalizador 78 se forma por una ranura circunferencial en la pared anular, las salidas de catalizador 80 se for-ma en la pared plana 69 dentro de la punta 68 de la porción inferior 66 dentro del diámetro de sellado, y los pasos de catalizador 76 se forman dentro de la pared anular del tubo y se extienden entre respectivas entradas 78 y salidas 80. (Véase también las figuras 2B-2E. Con referencia ahora a la figura 3, el tubo externo 60 se representa aislado del tubo interno 58, y el colector 14 y la caja de núcleo 16 se representan aislados del depósito 12. En la realización ilustrada, el tubo externo 60 incluye una por-ción superior roscada 82, una porción central 84, y una porción inferior 86. La porción roscada 82 se puede enroscar al agujero de colector 32 y mantener en posición con una tuerca de bloqueo. (De nuevo se puede observar que una disposición roscada de montaje permite el ajuste de la altura del tubo ex-terno 60 y establece la profundidad a la semica a superior 40) . La porción central 84 se extiende a través del agujero 34 en el colector 14, a través de la cámara de colector 30, y parcialmente a través de la semicaja superior 40. La porción inferior 86 está colocada dentro de la semicaja superior 40 y está encajada con una punta de soplado 88 que efectúa sellado contra la semicaja superior 40. La punta 88 se puede hacer de caucho u otro material plegable que pueda resistir el deterioro relevante del catalizador o resina y el rozamiento de la arena de soplado. La pared anular del tubo externo 60 define un espacio interior para el tubo interno 58, y este espacio termina en una salida inferior 90. Agujeros radiales de entrada de catalizador 92 se extienden a través de la pared anular en la porción central 84 , permitiendo por ello la comunicación entre la cá-mará de colector 30 y el espacio interior del tubo externo 60. La superficie interior de la pared anular del tubo asienta juntas tóricas de sellado 94 y 95 encima y debajo, respectivamente, de los agujeros radiales de entrada 92. La superficie exterior de la pared anular del tubo asienta juntas tóricas de sellado 96 encima de los agujeros radiales de entrada 92. Cuando el tubo interno 58 está en su posición de soplado de arena con relación al tubo externo 60 (figuras 1A y 4) , los agujeros radiales de entrada 92 son desviados de (por ejemplo, por debajo) la ranura de entrada 78 en el tubo interno 58. Cuando el tubo interno 58 está en su posición de introducción de catalizador con relación al tubo externo 60 (figuras IB y 4B) , los agujeros radiales de entrada 92 están alineados con la ranura de entrada 78 en el tubo interno 58. Con referencia ahora a las figuras 4A y 4B, se muestran esquemáticamente las configuraciones de flujo para el aparato formador de moldes de arena 10 cuando está en su estado de soplado de arena y su estado de introducción de catalizador, respectivamente . En el estado de soplado de arena, el depósito 12 y el colector 14 están separados uno de otro, por lo que el tubo interno 58 está elevado con relación al tubo externo 60 y por lo que la punta interior 68 está elevada con relación a la punta exterior 88. La ranura circunferencial de entrada de cataliza-dor 78 en el tubo interno 58 está colocada encima de las entradas radiales de catalizador 92 en el tubo externo 60, y las juntas tóricas 94 y 96 sellan toda comunicación de la cámara de colector 30. La arena es transportada (por ejemplo, soplada con aire comprimido) del depósito de arena 12 a través del pa-so de arena 70 en el tubo interno 58, a través de las salidas de arena 74, a la punta 88 del tubo externo 60, y a la cavidad 18. (Véase las flechas sólidas en la figura 4A) . Para asegurar zonas de flujo adecuadas a través de los pasos relativos durante el estado de soplado de arena, la zona de entrada al tu-bo 58 (Al) deberá ser igual a la zona de salida (A2 x número de salidas 74) y deberá ser igual a la zona libre entre el tubo 58 y el tubo 60 (A3) , factorizándose las pérdidas por rozamiento y otros flujos en la ecuación. Cuando la arena soplada llena la cavidad 18, el volumen de aire que reemplaza, así como el aire soplado con la arena, escapa a través de los pasos de la semicaja superior de expulsión 46 y los pasos de expulsión de la semicaja inferior 48. Los pasos de la semicaja superior 46 transportan el aire de escape a la cámara de colector 30 de manera que pueda salir a través de los orificios .de entrada/salida 34 del colector. Los pasos de semicaja inferior 48 transportan el aire de escape a la cámara de escape 54 de manera que pueda salir a través de las salidas de escape 56 de la plataforma y, por ejemplo, a un depurador. (Véase las flechas huecas en la figura 4A) . Para facilitar el escape de aire, se puede hacer vacío en el lado de escape de los agujeros de salida 56 (por ejemplo, -1 psia) .

Después de llenar la cavidad 18 con arena y de expulsar el aire correspondiente atrapado, se puede subir el paquete de utillaje fijado (es decir, el colector 14, la semicaja superior 40, y la semicaja inferior 42) hasta que se enganchen los topes de depósito 36 y los topes de colector 38. Alternativamente, el depósito 12 se puede bajar a la misma posición relativa. En cualquier caso, la semicaja superior 40 y la semicaja inferior 42 permanecen estacionarias una con relación a otra, y el colector 14 permanece estacionario con relación a la caja de núcleo 16, en todo el proceso de conversión de estado. Esto es especialmente significativo antes y durante los pasos de introducción de catalizador para evitar la perturbación del núcleo no curado con los movimientos de la máquina. El movimiento del tubo interno 58 a su posición de introducción de catalizador da lugar a que la arena soplada debajo de la punta cerrada 68 del tubo interior sea compactada uniformemente (o apisonada) con el perfil de superficie superior de la cavidad 18 ahora llena de arena. Esto permite una superficie de núcleo lisa que no requerirá limpieza del núcleo ni producirá un defecto en la pieza fundida acabada. La altura de apisonamiento viene dictada por la distancia de separación entre los topes de depósito 36 y los topes de colector 38. Ade-más, como se indicó anteriormente, la altura de apisonamiento se puede ajustar con precisión mediante el montaje roscado del tubo interno 58 y/o el tubo externo 60. En el estado de introducción de catalizador, la punta 68 del tubo interno 58 está alineada verticalmente y sellada con la punta 88 del tubo externo 60, y está situada a nivel contra la entrada de semicaja superior a la cavidad 18. De esta manera, el diámetro de sellado de la punta forma una barrera alrededor de las salidas de catalizador 80, evitando por ello todo flujo de catalizador a las salidas de arena 74. Además, las entradas radiales 92 en el tubo externo 60 están alineadas con la ranura circunferencial de entrada 78 en el tubo interno 58. La junta tórica de sellado inferior 95 evita toda comunicación del catalizador con las salidas de arena 74, y la junta tórica de sellado superior 94 evita todo escape de catalizador alrededor de la porción superior del tubo interno 58. Durante los pasos de introducción de catalizador, el catalizador (suministrado, por ejemplo, desde un generador de gas) pasa a través de los orificios de colector 34 a la cámara de colector 30, a través de las entradas radiales 92 en el tubo externo 60, a la ranura circunferencial de entrada 78 en el tubo interno 58, a través de los pasos de catalizador 76 a las salidas 80, y al molde de arena que ahora ocupa la cavidad 18. También puede fluir catalizador desde la cámara de colector 30 a través de los pasos de la semicaja superior 46 a la cavidad 18. El catalizador fluye a través del molde de arena en la cavidad 18 y sale a través de los pasos de semicaja inferior 48, a la cámara de escape 54, y sale a través de los agujeros de expulsión 56 de la plataforma. El catalizador se puede intro-ducir a una temperatura elevada y puede ser empujado por una presión de entrada alta y/o arrastrado por una presión de salida negativa a través de los agujeros de escape 56. (Véase las flechas huecas en la figura 4B) . Cuando el catalizador avanza a través de la cavidad 18 y fluye a través del cuerpo del molde de arena, cura o endurece el núcleo a través de una reacción química. Durante esta etapa de introducción de catalizador reactivo, la arena restante en el conjunto de tubos de soplado 22 está aislada del cataliza-dor. Este aislamiento es importante, porque la arena excedente tiene que seguir siendo fluida y no curar para la formación de moldes de arena de los ciclos siguientes . (Si la arena cura dentro del conjunto de tubos de soplado 22, su extracción puede ser sumamente difícil, y a veces imposible, sin destruir o dañar el equipo) . Además o alternativamente, el conjunto de tubos de soplado 22 replica lo mejor de los diseños de rulos de apisonamiento permitiendo introducir el catalizador aproximadamente en el mismo lugar en el que la arena soplada se había introducido previamente en la cavidad 18. A la terminación de los pasos de introducción de catalizador, y después de un tiempo de curado apropiado, se puede realizar un proceso de purga. El fluido de purga (por ejemplo, aire comprimido) fluye en el mismo recorrido que el catalizador. Específicamente, el fluido de purga pasa a través de los orificios de colector 34 a la cámara de colector 30 y a través de los pasos de la semicaja superior 46, y sale después a través de los pasos de semicaja inferior 48. (Véase las flechas huecas en la figura 4B) . Después de la purga, la caja de núcleo 16 se puede separar, y el núcleo está disponible para ex-pulsión y extracción. Se puede apreciar ahora que la presente invención proporciona un aparato formador de moldes de arena 10, donde los pasos de soplado de arena y los pasos de introducción de catalizador se pueden realizar sin extracción del conjunto de tubos de soplado 22. De esta manera se garantiza la alineación del colector 14, la caja de núcleo 16, el conjunto de tubos de soplado 22, y la placa de soplado 24, puesto que no se necesita realineación después de la extracción y antes de la reintroducción del conjunto de tubos de soplado.

También se puede apreciar ahora que la presente invención proporciona un aparato formador de moldes de arena 10 donde la conversión al estado de introducción de catalizador se puede realizar sin soltar el colector 14 de la caja de núcleo 16 y sin desplazar el colector 14 en una posición remota. Como antes se indicó, esto elimina el movimiento relativo entre el colector 14 y la caja de núcleo 16, evitando por ello la perturbación del núcleo todavía no curado. Además, este diseño elimina la necesidad del desplazar el colector, por lo que se necesita menos espacio de suelo y una menor huella para acomodar el aparato formador de moldes de arena 10. Además, el gas catalizador residual puede permanecer más fácilmente en el colector 14. También se puede apreciar ahora que el aparato formador de moldes de arena 10 requiere un movimiento comparativamente corto del depósito de arena 12 con relación al colector 14 y la caja de núcleo 16. Esto disminuye drásticamente la altura general del aparato 10 y también reduce drásticamente los requisitos hidráulicos en conexión con la plataforma de fijación 20. Con referencia especial a la plataforma de fijación 20, la carrera del cilindro de plataforma 50 se puede acortar considerablemente, reduciendo por ello el uso y desgaste del aparato general y reduciendo notablemente las necesidades/costos de mantenimiento. Reduciendo tiempos de ciclo mecánico seco de las máquinas de núcleo, se puede lograr un tiempo de ciclo más rápido de núcleo a núcleo y una mayor productividad. Por ejemplo, aunque un aparato convencional de formación de moldes de arena puede dictar una carrera del orden de cincuenta pulgadas (127 cm) , el aparato formador de moldes de arena 10 de la pre-senté invención puede operar con una carrera del orden de doce pulgadas (30,48 cm) . También se puede apreciar ahora que el aparato formador de moldes de arena 10 es compatible con el equipo existente de cajas de núcleo. Esto permite convertir un aparato de forma-clon de moldes de arena existente convencional en el aparato formador de moldes de arena 10 de la presente invención sin tener que sustituir por completo el conjunto actual de cajas de núcleo de la compañía. Específicamente, esta conversión se podría realizar quitando el colector existente y el conjunto de tubos de soplado, fijando el colector 14 a la caja de núcleo 16, e introduciendo el conjunto de tubos de soplado 22 a través de los agujeros alineados en la placa de soplado 24, el colector 14, y la caja de núcleo 16. Aunque la invención se ha representado y descrito con respecto a algunas realizaciones preferidas, es evidente que otros expertos en la técnica pensarán en equivalentes y alteraciones y modificaciones obvias después de la lectura y comprensión de esta memoria descriptiva. La presente invención incluye tales alteraciones y modificaciones y se limita solamente por el alcance de las reivindicaciones siguientes .

Claims (28)

Reivindicaciones

1. Un conjunto de tubos de soplado para funderías (22) para soplar arena a una cavidad (18) de una caja de núcleo (16) para formar un núcleo de arena, incluyendo: un paso de arena (70) a través del que se sopla arena a la cavidad (18) ; un paso de catalizador/purga (76) para introducir catalizador en la arena soplada en la cavidad (18) y para introducir posteriormente aire de purga; y una junta estanca entre el paso de arena (70) y el paso de catalizador/purga (76), por lo que los pasos (70, 76) no comunican entre sí; donde el conjunto de tubos de soplado (22) incluye un tu-bo interno (58) y un tubo externo (60) , que rodea al menos parcialmente el tubo interno (58) .

2. Un conjunto de tubos de soplado para funderías (22) como se expone en la reivindicación anterior, donde el paso de arena (70) incluye una entrada de arena (72) y una salida de arena (74) , y donde el área de la entrada de arena (72) es igual al área de la salida de arena (74) , teniéndose en consideración las pérdidas de fluj o por rozamiento y otras .

3. Un conjunto de tubos de soplado para funderías (22) como se expone en de las reivindicaciones anteriores, donde, cuando el conjunto (22) está en su posición de soplado de arena, el paso de arena (70) comunica con la cavidad (18) y el paso de catalizador (76) está sellado a un suministro de catalizador, y donde, cuando el conjunto (22) está en su estado de introducción de catalizador, el paso de introducción de cata-lizador comunica con el suministro de catalizador y el paso de arena (70) está sellado a la cavidad (18) .

4. Un conjunto de tubos de soplado para funderías (22) como se expone en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el movimiento relativo entre el tubo interno (58) y el tubo externo (60) convierte el conjunto (22) entre una posición de soplado de arena, en la que se sopla arena a la cavidad (18) a través del paso de arena (70) , y una posición de introducción de catalizador y purga, en la que el catalizador se introduce en la arena soplada a la cavidad (18) .

5. Un conjunto de tubos de soplado para funderías (22) como se expone en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el tubo interno (58) también apisona arena cuando el conjunto (22) se convierte de la posición de soplado de arena a la posición de introducción de catalizador.

6. Un conjunto de tubos de soplado para funderías (22) como se expone en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el tubo interno (58) define el paso de arena (70) y el paso de catalizador (76) .

7. Un conjunto de tubos de soplado para funderías (22) como se expone en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el tubo externo (60) tiene una salida (90) que comunica con la cavidad (18) , y donde la salida de arena (74) comunica con la salida (90) .

8. Un conjunto de tubos de soplado para funderías (22) como se expone en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el paso de catalizador (76) incluye una entrada de catalizador (78) y una salida de catalizador (80) , y donde el tubo externo (60) proporciona un recorrido desde un suministro de catalizador a la entrada de catalizador (78) .

9. Un conjunto de tubos de soplado para funderías (22) como se expone en la reivindicación anterior, donde el recorrido del suministro de catalizador a la entrada de catalizador (78) se bloquea cuando el conjunto (22) está en su posi-ción de soplado de arena y está abierto cuando el conjunto (22) está en su posición de introducción de catalizador.

10. Un conjunto de tubos de soplado para funderías (22) como se expone en cualquiera de las dos reivindicaciones anteriores, donde el tubo externo (60) tiene una salida (90) que comunica con la cavidad (18) , donde la salida de catalizador (80) transporta el catalizador a través de dicha salida (90) , y donde el tubo externo (60) sella el catalizador de modo que no acceda al paso de arena (70) .

11. Un aparato formador de moldes de arena (10) incluyendo una caja de núcleo (16) incluyendo una cavidad (18) que tiene una forma correspondiente a un molde de arena deseado; y un conjunto de tubos de soplado (22) como se expone en cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

12. Un aparato formador de moldes de arena (10) como se expone en la reivindicación anterior, incluyendo además un depósito de arena (12) para suministrar arena y un colector (14) para suministrar catalizador.

13. Un aparato formador de moldes de arena (10) como se expone en la reivindicación anterior, donde el movimiento relativo entre el depósito de arena (12) y el colector (14) mueve el conjunto de tubos de soplado (22) entre un estado de soplado de arena y un estado de introducción de catalizador.

14. Un aparato formador de moldes de arena (10) como se expone en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el tubo interno (58) se monta de forma ajustable en el depósito de arena (12) y/o el tubo externo (60) se monta de forma ajustable en el colector (14) .

15. Un aparato formador de moldes de arena (10) como se expone en cualquiera de las reivindicaciones 12-14, donde el colector (14) tiene un agujero (32) para recibir el conjunto de tubos de soplado (22) , por lo que el colector (14) puede permanecer fijado a la caja de núcleo (16) cuando se está soplando arena a la cavidad (18) , y por lo que el conjunto de tubos de soplado (22) puede permanecer recibido cuando se está introduciendo catalizador en la cavidad de arena soplada (18) .

16. Un aparato formador de moldes de arena (10) como se expone en cualquiera de las reivindicaciones 12-15, donde la caja de núcleo (16) tiene pasos (46) que se extienden entre la cavidad (18) y una cámara (30) del colector (14) , y donde se puede introducir catalizador en dicha cavidad (18) a través de dichos pasos (46) .

17. Un método de formar un molde de arena con el aparato (10) de cualquiera de las reivindicaciones 11-16, incluyendo dicho método los pasos de : convertir el aparato (10) a un estado de soplado de arena, en el que el paso de arena (70) comunica con la cavidad (18) en la caja de núcleo (16) ; soplar arena a la cavidad (18) ; convertir el aparato (10) a un estado de introducción de catalizador, en el que el paso de catalizador (76) comunica con la cavidad (18) en la caja de núcleo (16) e introducir catalizador en la arena soplada a la cavidad (18) .

18. Un método como se expone en la reivindicación anterior en cuanto dependiente de la reivindicación 12 , donde el colector (14) permanece fijado a la caja de núcleo (16) durante dichos pasos de conversión, soplado e introducción.

19. Un método como se expone en la reivindicación anterior, incluyendo además el paso de expulsar aire de escape a través del colector (14) durante dicho paso de soplado.

20. Un método como se expone en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, incluyendo además el paso de purgar el catalizador después del paso de introducción de catalizador, y donde el fluido de purga pasa a través del colector (14) .

21. Un método como se expone en cualquiera de las reivindicaciones 17-20, incluyendo además el paso de apisonar la arena excedente después de dicho paso de soplado de arena, y donde dicho paso de apisonamiento se lleva a cabo por el movimiento relativo entre un tubo interno (58) y un tubo externo (60) del conjunto de tubos de soplado (22) .

22. Un método de convertir un aparato formador de moldes de arena existente que incluye una caja de núcleo (16) , un co-lector, y un conjunto de tubos de soplado, en un aparato for-mador de moldes de arena (10) convertible desde un estado de soplado de arena a un estado de introducción de catalizador sin extracción del conjunto de tubos de soplado (22) y/o sin soltar el colector (14) de la caja de núcleo (16) , incluyendo dicho método los pasos de : quitar el colector existente,- quitar el conjunto de tubos de soplado existente; fijar herméticamente un colector (14) que tiene un agújero (32) a la caja de núcleo (16) ; introducir el conjunto de tubos de soplado (22) expuesto en cualquiera de las reivindicaciones 1-10 a través del agujero (32) en el colector (14) y en la caja de núcleo (16) de manera que el paso de arena (70) y el paso de catalizador (76) puedan estar en comunicación con la cavidad (18) de la caja de núcleo (16) .

23. Un aparato formador de moldes de arena (10) incluyendo: una caja de núcleo (16) que define una cavidad (18) que tiene una forma correspondiente a un molde de arena deseado; un conjunto de tubos de soplado (22) que tiene un paso de arena (70) a través del que se sopla arena a la cavidad (18) ; y un colector (14) fijado a la caja de núcleo (16) para su-ministrar catalizador a la cavidad de arena soplada (18) a través de un paso de catalizador (76) ; donde el paso de arena (70) y el paso de catalizador (76) no comunican entre sí; y donde el colector (14) tiene un agujero (32) para recibir el conjunto de tubos de soplado (22) , por lo que el colector (14) puede permanecer fijado a la caja de núcleo (16) mientras se está soplando arena a la cavidad (18) .

24. Un aparato formador de moldes de arena (10) como se expone en la reivindicación anterior, donde el aparato (10) es convertible desde un estado de soplado de arena, en el que el paso de arena (70) comunica con la cavidad (18) , y un estado de introducción de catalizador, en el que el paso de arena (70) está sellado a la cavidad (18) .

25. Un aparato formador de moldes de arena (10) como se expone en la reivindicación anterior, donde el paso de catalizador (76) está sellado a un suministro de catalizador cuando el aparato (10) está en el estado de soplado de arena.

26. Un aparato formador de moldes de arena (10) como se expone en cualquiera de las reivindicaciones 23-26, donde la caja de núcleo (16) incluye pasos de la semicaja superior (46) que se extienden entre la cavidad (18) y una cámara (30) del colector (14) .

27. Un método de formar un molde de arena con el aparato (10) de cualquiera de las reivindicaciones 23-26, incluyendo dicho método los pasos de soplar arena a la cavidad (18) e introducir catalizador a la arena soplada a la cavidad (18) , donde el colector (14) permanece estacionario con relación a la caja de núcleo (16) durante dichos pasos de soplado e in-troducción.

28. Un método como se expone en la reivindicación anterior, incluyendo además el paso de expulsar aire de la cavidad (18) durante dicho paso de soplado de arena, y donde dicho aire de escape se expulsa a través de dicho colector (14) .