ES2963027B2

ES2963027B2 - Metodo y equipo para control de la temperatura de las particulas en procesos de pulido mediante particulas solidas

Info

Publication number: ES2963027B2
Application number: ES202330447A
Authority: ES
Inventors: Calatayud Pau Romagosa; Montalban Francesc Guitart
Original assignee: Steros GPA Innovative SL
Current assignee: Steros GPA Innovative SL
Priority date: 2023-06-02
Filing date: 2023-06-02
Publication date: 2024-08-29
Anticipated expiration: 2043-06-02
Also published as: US20260085442A1; ES2963027A1; EP4722424A1; WO2024246405A1

Description

DESCRIPCIÓN

MÉTODO Y EQUIPO PARA CONTROL DE LA TEMPERATURA DE LAS PARTÍCULAS EN

PROCESOS DE PULIDO MEDIANTE PARTÍCULAS SÓLIDAS

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La invención, tal como expresa el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un método y a un equipo para control de la temperatura de las partículas en procesos de pulido mediante partículas sólidas que aporta, a la función a que se destina, ventajas y características, que se describen en detalle más adelante.

El objeto de la presente invención recae en un método aplicable en procesos de pulido mediante partículas sólidas con un electrolito en el interior de una cuba, en entorno gaseoso, con el objetivo de mantener constante la temperatura de las partículas, preferentemente a temperatura baja, evitando que un aumento de la temperatura producida en el proceso debido a la conducción de corriente eléctrica a través de las partículas pueda degradar las misma, reduciendo con ello su vida útil, afectando a la conductividad y, por tanto, a la efectividad del proceso que puede dejar de ser homogéneo, estando dicho método basado, esencialmente, en la inyección de aire, preferentemente desde el fondo de la cuba, tal que reduce la temperatura de las partículas y, en el caso de tratarse de un entorno gaseoso provoca un efecto de aero-flotación de las partículas, contemplando además, preferentemente, la aplicación de hidratación a dichas las partículas en el entorno gaseosos para evitar la reducción de humedad causada por dicha aero-flotación, bien pulverizando un líquido, tal como agua, en las partículas o bien inyectando el aire con un grado de humedad elevado. Por otra parte, un segundo aspecto de la invención se refiere a un equipo de aero-flotación aplicable a una cuba de un sistema de pulido mediante partículas sólidas, para llevar a cabo dicho método de control de la temperatura mediante inyección de aire e hidratación.

CAMPO DE APLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

El campo de aplicación de la presente invención se enmarca dentro del sector de la industria dedicado al tratamiento de superficies metálicas, especialmente el sector industrial dedicado al pulido de superficies metálicas, con aplicaciones en cualquier campo, abarcando particularmente los procesos de electropulido mediante partículas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Son conocidos en el estado de la técnica procedimientos de pulido de superficies en que las piezas a tratar se pulen por fricción a través de partículas conductoras incorporadas en una cuba.

Por ejemplo, por el documento PCT/ES2017/070247, se conoce un “Proceso para alisado y pulido de metales por transporte iónico mediante cuerpos sólidos libres, y cuerpos sólidos para llevar a cabo dicho proceso.” que tras, la conexión de las piezas a tratar al polo positivo (ánodo) de un generador de corriente, se basa esencialmente, en la fricción de la pieza con un conjunto de partículas constituidas por cuerpos sólidos libres eléctricamente conductores cargados con carga eléctrica negativa en un entorno gaseoso y en la introducción de dichas piezas, dentro de un recipiente o cuba, a fricción con un conjunto de partículas las cuales se encuentran incorporadas en dicho recipiente y que contactan eléctricamente con el polo negativo (cátodo) del generador de corriente, contacto eléctrico de las partículas con el polo negativo del generador de corriente que, de preferencia, se lleva a cabo a través del recipiente que actúa de cátodo al estar conectado directamente a dicho polo negativo del generador.

El problema es que, durante dicho tipo de proceso de pulido mediante partículas sólidas con un electrolito en el interior de una cuba, las partículas aumentan de temperatura por culpa de la conducción de corriente.

En cualquier caso, dicho aumento de temperatura puede degradar las partículas solidas, provocando menos vida útil de las mismas. Además el aumento de temperatura también afecta a la conductividad y, por lo tanto, el proceso de pulido que depende de la conductividad del proceso no es homogéneo. Esto provoca que, dependiendo de la temperatura de las partículas, el pulido sea uno u otro, lo cual no es aceptable para el resultado que se pretende en ciertos productos.

Un objetivo esencial de la presente invención es, pues, el desarrollo de un método y de un equipo para procurar evitar dicho aumento de la temperatura de las partículas mediante el control de la misma a través de la inyección de aire en la cuba.

Por otra parte, es sabido que la humedad es también un factor importante para asegurar la conductividad de las partículas. Partículas especialmente secas no ofrecen tanta conductividad como las partículas húmedas.

Por tanto, un objetivo secundario de la invención es proporcionar un método y un equipo de control de la temperatura de las partículas mediante inyección de aire que, al mismo tiempo, procure la correcta hidratación de las mismas para evitar un exceso de sequedad cuando el proceso se lleva a cabo en entorno gaseoso.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

El método y el equipo de aero-flotación para control de la temperatura de las partículas en procesos de pulido mediante partículas sólidas que la invención propone se configuran como la solución idónea a los objetivos anteriormente señalados, estando los detalles caracterizadores que lo hacen posible y que los distinguen convenientemente recogidos en las reivindicaciones finales que acompañan a la presente descripción.

Concretamente, lo que la invención propone, como se ha apuntado anteriormente, es un método aplicable en procesos de pulido mediante partículas sólidas con un electrolito en el interior de una cuba, en entorno gaseoso, cuya finalidad es mantener constante la temperatura de las partículas, preferentemente a temperatura baja, evitando que un aumento de la temperatura producida en el proceso, por ejemplo por culpa de la conducción de corriente, pueda degradar las partículas, reduciendo con ello su vida útil, afectando a la conductividad y, por tanto, a la efectividad del proceso que puede dejar de ser homogéneo.

Para ello el método objeto de la invención comprende, esencialmente, al menos:

- una etapa en que se inyecta aire en la cuba, tal que dicho aire, preferentemente aire frio, es decir, a una temperatura inferior a la del proceso, empuja el aire o gas existente entre las partículas provocando una reducción de la temperatura de las partículas.

Preferentemente, dicha inyección de aire en el entorno de las partículas se efectúa desde la parte inferior o fondo de la cuba, de manera que el aire va ascendiendo y actuando sobre las partículas enfriándolas.

Al tratarse de un proceso de pulido en un entorno gaseoso la inyección de aire se inyecta mediante un dispositivo que provoca un efecto de aero-flotación, gracias al cual se genera un flujo de aire frío para desplazar el aire caliente que, al mismo tiempo, extrae el calor de las partículas.

Es importante señalar que, al tratarse de un proceso de pulido en un entorno gaseoso, el aire, que puede ser cualquier otro gas, seca las partículas y provoca una reacción endotérmica que capta el calor de las partículas bajando así la temperatura pero también quitándoles humedad.

Para contrarrestar dicha reducción de la humedad provocada por la inyección de aire, ya que, como se ha comentado en apartados anteriores la humedad es también un factor importante para asegurar la conductividad de las partículas y si estas están especialmente secas no ofrecen tanta conductividad como las partículas húmedas, el método objeto de la invención contempla, de preferencia, una etapa simultánea o previa de hidratación de las partículas.

En una opción de realización, dicha etapa de hidratación de las partículas se lleva a cabo de modo simultáneo a la inyección de aire pulverizando un líquido, tal como agua, a las partículas de la cuba, preferentemente mediante unos inyectores situados sobre la cuba.

Y, en otra opción de realización, la hidratación se lleva a cabo inyectando el aire o gas de que se trate con un grado de humedad elevado.

Para ello, preferentemente, previamente a la inyección del aire en la cuba, dicho aire se inyecta en un depósito con un líquido, preferentemente agua, el aire atraviesa el depósito del líquido ganando humedad y luego se inyecta en la cuba con las partículas.

Como se ha comentado anteriormente, la entrada de aire (gas) en la cuba con las partículas se realiza preferentemente desde el fondo.

Más concretamente, en una forma de realización preferida, el aire se inyecta en una cámara inferior través de unas canalizaciones, preferentemente micro-perforadas, y desde esta cámara inferior entra en la cuba con las partículas a través de una membrana que cierra la parte superior de la cámara.

De esta manera se asegura la entrada en toda la superficie inferior de la cuba y por lo tanto una reducción de la temperatura en toda la cuba.

De preferencia, el aire que se inyecta en dicho sistema se genera mediante un compresor de aire comprimido.

Así pues, en una forma de realización preferida de la invención, el equipo para control de la temperatura de las partículas en procesos de pulido mediante partículas sólidas comprende, esencialmente, unos medios de inyección de aire desde la parte inferior de la cuba.

Y, en un modo de realización, preferentemente destinado a procesos de pulido en entorno gaseoso, dichos medios de inyección de aire comprenden, esencialmente, un dispositivo de aero-flotación que, a su vez, comprende una cámara de pvc en forma de cerco, apta para encajar en el fondo de la cuba, en cuyo interior cuenta con colector de soplado de canalizaciones, preferentemente micro-perforadas, que se conectan con un conducto de entrada del aire impulsado a presión desde un compresor, y una membrana de malla muy fina que cierra superiormente la cámara, la cual actúa como medio de homogeneización del aire que pasa a su través hacia la cuba

Con ello, al llenarse la cámara, la membrana recibe presión y genera un cojín de aire en toda la base de la cuba que, al traspasarla, asciende homogeneizado en forma de micro esferas de aire que enfrían el contenido de partículas de la cuba.

Además, en una forma de realización preferida, el equipo objeto de la invención para control de la temperatura de las partículas en procesos de pulido mediante partículas sólidas en entorno gaseoso comprende, además, un dispositivo de hidratación del aire comprimido que se inyecta en el antedicho dispositivo de aero-flotación el cual, preferentemente, comprende una columna llena de un líquido, preferentemente agua, por la que se hace circular el aire previamente a su inyección en la cámara del fondo de la cuba, de manera que se hidrata, ya que se convierte en aire con un alto grado de humedad.

De preferencia, en el fondo de dicha columna de líquido, donde se inserta el extremo del conducto de entrada de aire en la misma, se prevé la incorporación de un filtro para generar micro burbujas de aire que al elevarse capturen micro gotas de líquido aumentando su grado de humedad y ser conducido el aire hacia la cuba.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, unos planos en los que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente:

La figura número 1.- Muestra una vista esquemática en planta superior de una cuba de las utilizadas en un proceso de pulido mediante partículas sólidas, concretamente en uno de entorno gaseoso, en la que se ha incorporado un ejemplo del dispositivo de aero-flotación que comprende el equipo para control de la temperatura de las partículas objeto de la invención como medio de inyección de aire, estando dicha cuba incorporada en una camisa refrigerante externa;

las figuras número 2-A y 2-B.- Muestran sendas vistas en sección, según el corte A-A señalado en la figura 1, de la cuba con el dispositivo de aero-flotación de la invención, representado respectivamente en fase de reposo y en fase de funcionamiento;

la figura número 3.- Muestra una vista esquemática en perspectiva de un ejemplo del dispositivo de aero-flotación que comprende el equipo, según la invención, en este caso representado de modo independiente, sin incorporar en la cuba, apreciándose su configuración general externa;

la figura número 4.- Muestra una vista esquemática en perspectiva de la cámara que comprende el dispositivo de aero-flotación mostrado en la figura 3;

la figura número 5.- Muestra una vista esquemática en perspectiva de la red de canalizaciones de aire que comprende el dispositivo de aero-flotación mostrado en la figura 3 incorporado dentro de la cámara, apreciándose la configuración de la misma;

la figura número 6.- Muestra una vista esquemática en perspectiva de la membrana que comprende el dispositivo de aero-flotación mostrado en la figura 3 incorporado sobre la cámara, apreciándose su configuración; y

las figuras número 7-A y 7-B.- Muestran sendas vistas esquemáticas y en sección de un ejemplo del dispositivo de hidratación del aire que comprende el equipo de la invención, representado respectivamente en fase de reposo y en fase de funcionamiento, apreciándose las principales partes que comprende.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

A la vista de las mencionadas figuras, y de acuerdo con la numeración adoptada, se puede observar en ellas un ejemplo de realización no limitativa del equipo para control de la temperatura de las partículas en procesos de pulido mediante partículas sólidas de la invención, el cual comprende lo que se describe en detalle a continuación.

Así, tal como se observa en dichas figuras, el equipo en cuestión, particularmente aplicable en procesos de pulido mediante partículas sólidas con un electrolito en el interior de una cuba (1), al menos cuando dicho proceso se lleva a cabo en un entorno gaseoso (2), comprende, esencialmente, unos medios de inyección de aire (3) u otro gas desde la parte inferior de la cuba (1).

Más concretamente, en un modo de realización preferido de la invención, los medios de inyección de aire (3) comprenden, al menos, un dispositivo de aero-flotación (4) que, a su vez, comprende una cámara (40) apta para encajar en el fondo de la cuba (1), un colector (41) de soplado de aire, incorporado en el interior de la cámara y que se conecta con un conducto de entrada (42) del aire, y una membrana (43) que cierra superiormente la cámara (40) de modo que, al llenarse de aire a presión genera un cojín de aire (3) en toda la base o fondo de la cuba (1) que, al traspasar la membrana (43), asciende en forma de esferas de aire (3) homogeneizadas enfriando el contenido de partículas de la cuba (1) suspendidas en el entorno gaseoso (2), tal como muestran las figuras 2-A y 2-B.

De preferencia, como se aprecia en la figura 4, la cámara (40) del dispositivo de aero-flotación (4) presenta una base inferior (400) con un tabique perimetral (401) que, a modo de aro de soporte, se adapta a la forma del fondo de la cuba (1), por ejemplo circular, y define un alojamiento central (402) para acoger el colector de soplado (41), estando el conjunto cerrado superiormente por la membrana (43).

De preferencia, la cámara (40) es una pieza hecha de pvc, si bien no se descartan otros materiales, en todo caso, no conductores.

De preferencia, como se aprecia en la figura 5, el colector de soplado (41) está formado por un circuito de tubos (410) de goma micro-perforados que, unidos entre sí mediante interconexiones (411) de dos o tres vías, forman un cerco perimetral, donde una de dichas interconexiones (411) conecta con el conducto de entrada (42) del aire, y varios ramales centrales de extremos distales cerrados, de modo que el aire solo emerge a través de las micro perforaciones.

De preferencia, dichas perforaciones tiene, como máximo, 1 mm de diámetro.

De preferencia, el aire que entra a través del conducto de entrada (42) se inyecta a presión desde un compresor de aire no representado.

Por su parte la membrana (43) que cierra superiormente la cámara (40), de preferencia, es una malla fina de 100 pm de AISIS 316 en un soporte de material plástico, por ejemplo, de PVC (cloruro de polivinilo) o PVDF (fluoruro de vinildeno), o de caucho, como NBR (caucho de nitrilo-butadieno).

Atendiendo a las figuras 7-A y 7-B se observa cómo, en una realización, el equipo de la invención comprende además un dispositivo de hidratación (5) para elevar la humedad del aire (3) comprimido previamente a que sea inyectado en el dispositivo de aero-flotación (4).

De preferencia, dicho dispositivo de hidratación (5) comprende, al menos, una columna (50), que define un contenedor cerrado superiormente con una tapa (51) y que se llena de un líquido, preferentemente agua, por la que se hace circular el aire (3) a través de un tubo de entrada (52) de aire, cuya boca de salida (520), o abertura de salida del aire seco (3), se sitúa en el fondo de la columna (50), y un tubo de salida (53) del aire, cuya boca de entrada (530) o abertura de entrada del aire hidratado (3’), se sitúa en la parte superior de la columna (50), por encima del nivel de líquido.

Así, el aire una vez hidratado (3’) se inyecta, desde el tubo de salida (53) una vez conectado con el conducto de entrada (42), hacia el dispositivo de aero-flotación (4).

De preferencia, en la boca de salida (520) del tubo de entrada (52) de aire seco (3) en el fondo de la columna (50) con el líquido, se prevé la incorporación de un filtro (54) para generar micro burbujas.

Opcionalmente, la cuba (1), como se aprecia en las figuras 1 y 2-A, 2-B, se incorpora dentro de una camisa (6) refrigerante que la envuelve externamente y cuenta con una entrada de fluido (61) refrigerante por su parte inferior y una salida de fluido (62) refrigerante por su parte superior.

Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, no se considera necesario hacer más extensa su explicación para que cualquier experto en la materia comprenda su alcance y las ventajas que de ella se derivan.

Claims

r e iv in d ic a c io n e s

1 Método para control de la temperatura de las partículas sólidas con un electrolito en su interior durante un proceso para alisado y pulido de metales por transporte iónico mediante partículas sólidas dentro de una cuba, en entorno gaseoso, por ejemplo para mantener constante la temperatura de las partículas evitando un aumento de la temperatura de las partículas sólidas producida por ejemplo por culpa de la conducción de corriente, estácaracterizadoporque comprende, al menos:

- una etapa en que se inyecta aire u otro gas en la cuba,

tal que dicho aire, cuando el proceso de pulido es en entorno gaseoso, empuja el aire o gas existente entre las partículas dentro de la cuba y, cuando el proceso de pulido es en entorno líquido, el aire atraviesa el líquido existente entre las partículas provocando una reducción de la temperatura de las partículas dentro de la cuba.
2. - Método para control de la temperatura de las partículas en procesos de pulido mediante partículas sólidas, según la reivindicación 1,caracterizadoporque el aire que se inyecta es aire frio, a una temperatura inferior a la del proceso.
3. - Método para control de la temperatura de las partículas en procesos de pulido mediante partículas sólidas, según la reivindicación 1,caracterizadoporque la inyección de aire se efectúa desde la parte inferior o fondo de la cuba.
4. - Método para control de la temperatura de las partículas en procesos de pulido mediante partículas sólidas, según la reivindicación 3,caracterizadoporque la inyección de aire se efectúa mediante un dispositivo que provoca un efecto de aero-flotación que genera un flujo de aire frío que desplaza el aire caliente y, al mismo tiempo, extrae el calor de las partículas.
5. - Método para control de la temperatura de las partículas en procesos de pulido mediante partículas sólidas, según cualquiera de las reivindicaciones 3 ó 4,caracterizadoporque comprende una etapa simultánea o previa de hidratación de las partículas.
6.- Método para control de la temperatura de las partículas en procesos de pulido mediante partículas sólidas, según la reivindicación 5,caracterizadoporque la etapa de hidratación de las partículas se lleva a cabo de modo simultáneo a la inyección de aire pulverizando un líquido a las partículas de la cuba.
7. - Método para control de la temperatura de las partículas en procesos de pulido mediante partículas sólidas, según la reivindicación 6,caracterizadoporque el pulverizado de líquido a las partículas de la cuba se efectúa mediante inyectores situados sobre la cuba.
8. - Método para control de la temperatura de las partículas en procesos de pulido mediante partículas sólidas, según la reivindicación 5,caracterizadoporque la etapa de hidratación de las partículas se lleva a cabo inyectando el aire o gas de que se trate con un grado de humedad elevado.
9. - Método para control de la temperatura de las partículas en procesos de pulido mediante partículas sólidas, según la reivindicación 8,caracterizadoporque, previamente a la inyección del aire en la cuba, dicho aire se inyecta en un dispositivo de hidratación (5) para elevar la humedad del aire (3).
10. - Equipo para control de la temperatura de las partículas sólidas con un electrolito en su interior durante un proceso para alisado y pulido de metales por transporte iónico mediante partículas sólidas dentro de una cuba, tanto en entorno gaseoso como en entorno líquido, por ejemplo para mantener constante la temperatura de las partículas evitando un aumento de la temperatura de las partículas sólidas producida por ejemplo por culpa de la conducción de corriente, estácaracterizadoporque, comprende unos medios de inyección de aire (3) u otro gas desde la parte inferior de la cuba (1).
11. - Equipo para control de la temperatura de las partículas en procesos de pulido mediante partículas sólidas, según la reivindicación 10,caracterizadoporque los medios de inyección de aire (3) comprenden, al menos, un dispositivo de aero-flotación (4) que, a su vez, comprende una cámara (40) apta para encajar en el fondo de la cuba (1), un colector (41) de soplado de aire, incorporado en el interior de la cámara y que se conecta con un conducto de entrada (42) del aire, y una membrana (43) que cierra superiormente la cámara (40) de modo que, al llenarse de aire a presión genera un cojín de aire (3) en toda la base o fondo de la cuba (1) que, al traspasar la membrana (43), asciende en forma de esferas de aire (3) homogeneizadas enfriando el contenido de partículas de la cuba (1) suspendidas en el entorno gaseoso (2).
12. - Equipo para control de la temperatura de las partículas en procesos de pulido mediante partículas sólidas, según la reivindicación 11,caracterizadoporque la cámara (40) del dispositivo de aero-flotación (4) presenta una base inferior (400) con un tabique perimetral (401) que, a modo de aro de soporte, se adapta a la forma del fondo de la cuba (1), y define un alojamiento central (402) para acoger el colector de soplado (41), estando el conjunto cerrado superiormente por la membrana (43).
13. - Equipo para control de la temperatura de las partículas en procesos de pulido mediante partículas sólidas, según la reivindicación 11 ó 12,caracterizadoporque la cámara (40) es una pieza hecha fabricada en un material no conductor.
14. - Equipo para control de la temperatura de las partículas en procesos de pulido mediante partículas sólidas, según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13,caracterizadoporque el colector de soplado (41) está formado por un circuito de tubos (410) micro-perforados.
15. - Equipo para control de la temperatura de las partículas en procesos de pulido mediante partículas sólidas, según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14,caracterizadoporque la membrana (43) que cierra superiormente la cámara (40) es una malla fina.
16. - Equipo para control de la temperatura de las partículas en procesos de pulido mediante partículas sólidas, según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 15,caracterizadoporque comprende además un dispositivo de hidratación (5) para elevar la humedad del aire (3) comprimido previamente a que sea inyectado en el dispositivo de aero-flotación (4).
17. - Equipo para control de la temperatura de las partículas en procesos de pulido mediante partículas sólidas, según la reivindicación 16,caracterizadoporque el dispositivo de hidratación (5) comprende, al menos, una columna (50), que define un contenedor cerrado superiormente con una tapa (51) y que se llena de un líquido, con un tubo de entrada (52) de aire, cuya boca de salida (520) se sitúa en el fondo de la columna (50), y un tubo de salida (53) del aire, cuya boca de entrada (530) se sitúa en la parte superior de la columna (50), por encima del nivel del líquido.
18. - Equipo para control de la temperatura de las partículas en procesos de pulido mediante partículas sólidas, según la reivindicación 17,caracterizadoporque, en la boca de salida (520) del tubo de entrada (52) de aire seco (3), en el fondo de la columna (50) con el líquido, se prevé la incorporación de un filtro (54).
19. - Equipo para control de la temperatura de las partículas en procesos de pulido mediante partículas sólidas, según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 18,caracterizadoporque la cuba (1) va incorporada dentro de una camisa (6) refrigerante que la envuelve externamente y cuenta con una entrada de fluido (61) refrigerante por su parte inferior y una salida de fluido (62) refrigerante por su parte superior.