ES2234508T3 - Dispositivo de purificacion de liquidos de mecanizado para maquinas de electroerosion. - Google Patents
Dispositivo de purificacion de liquidos de mecanizado para maquinas de electroerosion.Info
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Abstract
Un dispositivo de purificación de líquidos de mecanización para máquina de electroerosión (10) provisto de un electrodo (17) destinado a mecanizar una pieza (15) estando constituido el líquido de mecanización (14) por un líquido dieléctrico que contiene al menos primeras partículas (39) de un aditivo destinado a facilitar la electroerosión y segundas partículas (38) de contaminación que provienen del electrodo (17) y/o de la pieza (15) y que presentan una densidad más elevada que las primeras partículas (39), caracterizado por el hecho de que el dispositivo comprende al menos un dispositivo de decantación por ultrasonidos (11) que comprende un primer recipiente de decantación (30) para el líquido de mecanización (14) en el que está dispuesto un primer órgano de emisión de ultrasonidos (31) unido a un primer generador de ultrasonidos (33) cuya potencia puede ser regulada de manera que las segundas partículas (38) se decanten, mientras que las primeras partículas (39) quedan en suspensión enel líquido dieléctrico.
Description
Dispositivo de purificación de líquidos de
mecanizado para máquinas de electroerosión.
El presente invento se refiere a un dispositivo
de purificación de líquidos de mecanización para máquina de
electroerosión provista de un electrodo destinado a mecanizar una
pieza, estando constituido el líquido de mecanización por un
líquido dieléctrico que contiene al menos primeras partículas de un
aditivo destinadas a facilitar la electroerosión y segundas
partículas de contaminación que provienen del electrodo y/o de la
pieza y que presentan una densidad más elevada que las primeras
partículas.
Se ha demostrado que, durante una mecanización
por máquina de electroerosión, la adición de un aditivo en forma de
polvo que presenta partículas del orden de algunas micras mejora en
gran medida las prestaciones y rendimiento de la mecanización,
véase por ejemplo el documento CH 670.785.
Durante la mecanización por electroerosión con
polvos y partículas como aditivos, el principal elemento no
resuelto es el filtrado y la purificación del líquido de
mecanización utilizado y contaminado.
Se encuentran en este último las partículas del
aditivo, partículas en forma de esférulas metálicas del material de
la pieza y del electorado, así como partículas de carbono coloidal
en forma de montoncitos submicrónicos en el caso de líquidos
dieléctricos con carbono.
Un filtrado ideal no debería guardar más que el
líquido dieléctrico y las partículas del aditivo. Los filtrados
tradicionales no permiten sin embargo realizar el filtrado deseado,
pues un filtrado grosero (> 20 \mum) deja pasar muchas
esférulas metálicas finas. Por el contrario, un filtrado fino
elimina, además de las esférulas metálicas, los polvos aditivos.
Una separación magnética no funciona más que para las esférulas
metálicas magnéticas, pero no para todas las demás esférulas.
El presente invento tiene por objeto de remediar
estos inconvenientes y crear un dispositivo de purificación que
permite obtener un elevado grado de purificación y esto por medios
simples de emplear y con un coste moderado. El invento está
caracterizado a este efecto por el hecho de que el dispositivo
comprende al menos un dispositivo de decantación por ultrasonidos
que comprende un primer recipiente de decantación para el líquido
de mecanización en el que está dispuesto un primer órgano de
emisión de ultrasonidos unido a un primer generador de ultrasonidos
cuya potencia puede ser regulada de manera que las segundas
partículas se decanten mientras que las primeras partículas quedan
en suspensión en el líquido dieléctrico.
Estas características permiten obtener una
purificación elevada de líquidos de mecanización y un dispositivo
de coste moderado y con un modo de empleo simple y un
funcionamiento rápido y fiable.
El dispositivo puede comprender además de manera
ventajosa medios de conducción del líquido de mecanización
contaminado al primer recipiente de decantación y al menos una
abertura prevista en este último para la salida del líquido de
mecanización purificado que contiene las primeras partículas.
Según un modo de ejecución ventajoso, el
dispositivo comprende medios suplementarios para separar terceras
partículas de contaminación constituidas por carbono coloidal que
proviene de la descomposición del líquido de mecanización,
comprendiendo estos medios suplementarios un segundo dispositivo de
decantación por ultrasonidos con un segundo recipiente de
decantación en el que está dispuesto un segundo órgano de emisión
de ultrasonidos unido a un segundo generador de ultrasonidos,
siendo la potencia de este último regulada de manera que las
primeras partículas se decanten, mientras que las terceras
partículas quedan en suspensión en el líquido de mecanización,
comprendiendo este segundo recipiente de decantación una entrada
unida a dicha abertura.
Este modo de ejecución está particularmente
adaptado al tratamiento de los líquidos de mecanización de
dieléctrico con carbono, tal como aceite, que permite purificar a
un grado de pureza considerable.
Favorablemente, los medios suplementarios
comprenden un recipiente de mezclado con órganos mezcladores,
elementos de filtrado del líquido de mecanización obtenido por
decantación a la salida del segundo recipiente de decantación y
dispuestos para retener por filtrado las terceras partículas, un
conducto para llevar el líquido dieléctrico filtrado de los
elementos de filtrado a dicho recipiente de mezclado y medios de
extracción y de transporte dispuestos para transportar las primeras
partículas decantadas del segundo recipiente de decantación al
recipiente de mezclado.
Por estas características, los líquido
dieléctricos con carbono pueden ser purificados eficazmente y una
reconstitución del líquido de mecanización completa puede ser
efectuada de manera fiable y poco costosa.
Otras ventajas resaltan de las características
expresadas en la reivindicaciones dependientes y de la descripción
que expone a continuación el invento más en detalle con ayuda de
los dibujos que representan esquemáticamente y a título de ejemplo
dos modos de ejecución.
Las figs. 1 y 2 son vistas esquemáticas de un
primer y segundo modos de ejecución.
Con referencia a la fig. 1, una máquina de
electroerosión 10 está equipada con un primer modo de ejecución del
dispositivo de decantación 11.
Esta máquina de electroerosión comprende un
recipiente de trabajo 12 en el que está contenido un líquido de
mecanización 14 y una pieza a mecanizar 15 montada sobre una mesa
de trabajo 16. La máquina de electroerosión posee además un
electrodo 17 que sirve de útil de mecanización montado sobre un
husillo 18.
El líquido de mecanización 14 es puesto en
circulación y controlado termostáticamente en el recipiente de
trabajo 12 gracias a una instalación de remoción o mezcla 20 que
comprende un circuito de bombeo 21 con una bomba de aspiración 22 y
un intercambiador térmico 23 unido a un circuito de agua de
refrigeración.
El líquido de mecanización 14 está constituido
por un líquido dieléctrico en el que son puestas en suspensión
primeras partículas de un aditivo destinado a facilitar la
electroerosión y segundas partículas de contaminación que provienen
del electrodo y/o de la pieza a mecanizar 15. Las primeras
partículas podrán ser por ejemplo partículas de grafito con una
densidad de 2 a 2,2 g/cm^{3} y de una granulometría elegida entre
1 y 100 \mum, de preferencia entre 1 y 10 \mum. Las segundas
partículas se presenta generalmente en forma de esférulas metálicas
arrancadas y expulsadas de la pieza a mecanizar y del electrodo
durante descargas erosivas. Su densidad, superior a las de las
primeras partículas está comprendida entre 4 y 20 g/cm^{3}.
La granulometría de éstas esférulas está
generalmente comprendida entre 1 y 40 \mum.
Cuando el líquido dieléctrico contiene carbono,
el líquido de mecanización puede además comprender terceras
partículas en forma de partículas de carbono coloidal que provienen
de la descomposición de líquidos dieléctricos bajo el efecto de las
descargas erosivas y que tienen tendencia a flocular en montoncitos
submicrónicos. La densidad de estas terceras partículas es inferior
a 2 g/cm^{3} y su diámetro generalmente inferior a 0,5 \mum.
Bien entendido que estas terceras partículas no existen en el caso
de agua como líquido dieléctrico.
El primer modelo de ejecución del dispositivo de
decantación 11 posee un recipiente de decantación 30 para el
líquido de mecanización en el que está dispuesto un órgano de
emisión de ultrasonidos 31 en forma de un sonotrodo. Este último
está unido por una conexión 32 a un generador de ultrasonidos 33 de
una frecuencia de 40 KHz y cuya potencia puede ser regulada, por
ejemplo de 10 a 200 vatios. Un conducto 34 provisto de una bomba de
aspiración 35 sirve de medio de conducción del líquido de
mecanización contaminado al recipiente de decantación 30. Al menos
una abertura 36 unida a un conducto de salida 37 permite reconducir
el líquido de mecanización purificado de las segundas partículas de
contaminación hacia la máquina de electroerosión, ya sea en un
depósito anexo, ya sea directamente al recipiente de trabajo.
Los ultrasonidos son un medio muy eficaz para
poner en suspensión partículas del tamaño de las primeras
partículas de los polvos aditivos. La energía de los ultrasonidos
para la puesta en suspensión de partículas debe ser tanto más
importante cuanto mayor es la densidad de las partículas y más
importante es su tamaño. Hay que observar que por debajo de un
tamaño crítico, la densidad tiene menos importancia que el tamaño
para la puesta en suspensión por difusión. La decantación es además
desacelerada cuando la viscosidad del líquido de mecanización
aumenta. Es por tanto posible realizar un dispositivo de
decantación selectivo asistido por ultrasonidos de energía moderada.
La potencia del generador de ultrasonidos 30 es regulada para cada
densidad y viscosidad del líquido de mecanización y cada densidad y
tamaño de las partículas a separar. La regulación óptima permite la
decantación y la acumulación sobre el fondo del recipiente de
decantación de la segundas partículas de contaminación 38, a saber
las esférulas metálicas, guardando siempre en suspensión las
primeras partículas 39 más ligeras del aditivo, tal como el
grafito.
La potencia de este generador 33 es entonces
regulada generalmente entre 10 y 150 vatios, de preferencia entre 4
y 100 vatios.
Tal dispositivo de decantación es suficiente para
el caso del agua como líquido dieléctrico. Puede igualmente ser
utilizado en esta forma si se acepta dejar subsistir con las
primeras partículas las terceras partículas de carbono que
provienen de la descomposición de un líquido dieléctrico con
carbono, tal como el aceite.
La separación y la eliminación de las terceras
partículas necesitan un dispositivo de purificación más completo
del que se ha descrito un modo de ejecución con referencia a la
fig. 2.
Este segundo modo de ejecución comprende un
primer dispositivo de decantación 11 idéntico o similar al descrito
con referencia a la fig. 1. Está además equipado con medios
suplementarios 40 destinados a separar las terceras partículas de
contaminación 41 del líquido de mecanización del que ya se han
decantado las segundas partículas 38. Estos medios suplementarios
comprenden un segundo dispositivo de decantación 45, elementos de
filtrado 46 y un recipiente de mezclado 47, de decantación 50 en el
que está depositado un segundo órgano de emisión de ultrasonidos
51, en forma de un segundo sonotrodo unido por una conexión 52 a un
segundo generador de ultrasonidos 53.
El conducto 37 de salida del primer dispositivo
de decantación 11 sirve de conducto de traída del líquido de
mecanización que contiene las primeras y las terceras
partículas.
El segundo generador de ultrasonidos 53 posee una
frecuencia de 40 KHz y su potencia puede ser regulada por ejemplo
entre 1 y 30 vatios de preferencia entre 5 y 20 vatios. Su potencia
es por tanto regulada de manera más baja que la del primer
generador 33. Es regulada para mantener en suspensión las terceras
partículas 41, mientras que las primeras partículas se decantan y se
acumulan sobre una banda transportadora 55 que sirve de medios de
extracción y de transporte para conducir estas primeras partículas
39 por encima del recipiente de mezclado 47 donde son
descargadas.
Un conducto de salida 56 provisto de una bomba 57
lleva el líquido de mecanización con las terceras partículas 41
hacia los elementos de filtrado 46. Estos últimos están dispuestos
para retener el conjunto de las terceras partículas 41 y comprenden
a este efecto al menos un filtro fino, por ejemplo un filtro de
cartucho de papel. El líquido dieléctrico así purificado 58 es
llevado por un conducto 59 al recipiente de mezclado 47 donde es
mezclado con las primeras partículas por órganos mezcladores 60,
tales como palas o una circulación de aire, etc. El líquido de
mecanización purificado y así reconstituido es a continuación
reconducido por una tubería 61 y una bomba 62 hacia la máquina de
electroerosión.
Estos dispositivos de purificación son
particularmente importantes para la mecanización en pieza elemental
y en semi-acabado y permiten eliminar las
partículas metálicas más gruesas que serían muy molestas durante la
mecanización de acabado subsiguiente.
Queda bien entendido que los modo de realización
descritos anteriormente no presentan ningún carácter limitativo y
que pueden recibir todas las modificaciones deseables en el
interior del marco tal como se ha definido por la reivindicación
1ª. En particular, podrían ser añadidos otros dispositivos, tales
como un lavado y cualquier otro tratamiento de las primeras
partículas del aditivo que salen del segundo recipiente de
decantación 50, un dosificador para las primeras partículas que
permiten obtener una concentración exacta de las primeras
partículas en el líquido de mecanización contenido en el mezclador
47, un dispositivo de extracción, por ejemplo por transportador, de
las segundas partículas metálicas de contaminación en el primer
recipiente de decantación 30. El conjunto del dispositivo de
purificación podrá ser integrado en la máquina de electroerosión o
constituir una unidad separada de esta última.
Claims (6)
1. Un dispositivo de purificación de líquidos de
mecanización para máquina de electroerosión (10) provisto de un
electrodo (17) destinado a mecanizar una pieza (15) estando
constituido el líquido de mecanización (14) por un líquido
dieléctrico que contiene al menos primeras partículas (39) de un
aditivo destinado a facilitar la electroerosión y segundas
partículas (38) de contaminación que provienen del electrodo (17)
y/o de la pieza (15) y que presentan una densidad más elevada que
las primeras partículas (39), caracterizado por el hecho de
que el dispositivo comprende al menos un dispositivo de decantación
por ultrasonidos (11) que comprende un primer recipiente de
decantación (30) para el líquido de mecanización (14) en el que
está dispuesto un primer órgano de emisión de ultrasonidos (31)
unido a un primer generador de ultrasonidos (33) cuya potencia
puede ser regulada de manera que las segundas partículas (38) se
decanten, mientras que las primeras partículas (39) quedan en
suspensión en el líquido dieléctrico.
2. Un dispositivo según la reivindicación 1ª,
caracterizado por el hecho de que comprende medios de
conducción (34, 35) del líquido de mecanización contaminado al
primer recipiente de decantación (30) y al menos una abertura (36)
prevista en este último para la salida del líquido de mecanización
purificado que contiene las primeras partículas (39).
3. Un dispositivo según la reivindicación 2ª,
caracterizado por el hecho de que comprende medios
suplementarios (40) para separar terceras partículas (41) de
contaminación constituidas por carbono coloidal que proviene de la
descomposición del líquido de mecanización, comprendiendo estos
medios suplementarios (40) un segundo dispositivo de decantación
por ultrasonidos (45) con un segundo recipiente de decantación (50)
en el que está dispuesto un segundo órgano de emisión de
ultrasonidos (51) unido a un segundo generador de ultrasonidos
(53), y siendo regulada la potencia de este último de manera que
las primeras partículas (39) se decanten, mientras que las terceras
partículas (41) permanecen en suspensión en el líquido de
mecanización, comprendiendo este segundo recipiente de decantación
(50) una entrada unida a dicha abertura (36).
4. Un dispositivo según la reivindicación 3ª,
caracterizado por el hecho de que los medios suplementarios
(40) comprenden un recipiente de mezclado (47) con órganos
mezcladores (60), elementos de filtrado (46) del líquido de
mecanización obtenido por decantación a la salida del segundo
recipiente de decantación (50) y dispuestos para retener por
filtrado las terceras partículas (41), un conducto (59) de traída
del líquido dieléctrico filtrado de los elementos de filtrado (46)
a dicho recipiente de mezclado (47) y medios de extracción y de
transporte (55) dispuestos para transportar las primeras partículas
(39) decantadas del segundo recipiente de decantación (50) al
recipiente de mezclado (47).
5. Un dispositivo según la reivindicación 4ª,
caracterizado por el hecho de que dichos medios de
extracción y de transporte están constituidos por una banda
transportadora (55) dispuesta en el fondo del segundo recipiente de
decantación (50) que llega hasta por encima del recipiente de
mezclado (47) para descargar las primeras partículas (39) en este
último.
6. Un dispositivo según la reivindicación 3ª,
caracterizado por el hecho de que el primer generador de
ultrasonidos (33) está regulado a una potencia comprendida entre 10
y 150 vatios, de preferencia entre 4 y 100 vatios y por el hecho de
que el segundo generador de ultrasonidos (53) está regulado a una
potencia menor, comprendida entre 1 y 30 vatios, de preferencia
entre 5 y 20 vatios.
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