ES2239998T3 - Procedimiento para refrigerar y tratar cuerpos calentados con simetria de rotacion, a partir de materiales metalicos como acero o aleaciones de acero y dispositivo para ejecutar el procedimiento. - Google Patents
Procedimiento para refrigerar y tratar cuerpos calentados con simetria de rotacion, a partir de materiales metalicos como acero o aleaciones de acero y dispositivo para ejecutar el procedimiento.Info
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Abstract
Dispositivo para refrigerar y tratar cuerpos (21)calentados, con simetría de rotación, a partir de materiales metálicos como por ejemplo acero o aleaciones de acero, con preferencia de ruedas monobloque, llantas, platos de rueda o discos y anillos similares, como ruedas de ferrocarril y tranvía, ruedas dentadas y ruedas catalinas, estando montado el cuerpo con simetría de rotación (21) caliente en posición horizontal, con su perímetro, sobre varios rodillos de accionamiento (4) dispuestos repartidos sobre su perímetro, siendo accionado giratoriamente al menos uno de los rodillos de accionamiento (4) por motor con número de revoluciones variable y, por medio de esto, haciéndose girar el cuerpo con simetría de rotación (21) con eje de giro vertical, estando dispuestas en la región del borde del cuerpo (21) con simetría de rotación numerosas aberturas de pulverización repartidas sobre su perímetro, a través de las cuales puede aplicarse al menos un refrigerante con regulación en línea o control en línea sobre regiones superficiales del cuerpo con simetría de rotación (21), con corriente volumétrica controlada, en especial sin embargo laminarmente, pudiéndose graduar las aberturas de pulverización disponibles para alimentar el refrigerante en la dirección radial del cuerpo (21) y estando dispuestas con posibilidad de bloqueo en la respectiva posición, estando dispuestas las aberturas de pulverización sobre la cara superior e inferior y sobre la periferia del cuerpo (21) con simetría de rotación, en cada caso, con posibilidad de graduación y bloqueo sincrónico y estando dispuestas las aberturas de boca de las aberturas de pulverización, que están asociadas a la cara superior e inferior y a la periferia del cuerpo con simetría de rotación (21), en cada caso sobre un círculo imaginario y pudiendo recibir, en el caso de una graduación radial de estas aberturas de pulverización sobre el perímetro del cuerpo con simetría de rotación (21), en cada caso las mismas regiones anulares delcuerpo (21) el refrigerante y estando dispuestas, repartidas sobre el perímetro del cuerpo con simetría de rotación (21), muchas o varias toberas de descascarillado con agua a presión que descascarillan la región a descascarillar sobre la cara superior, inferior y la periferia del cuerpo (21) durante el accionamiento giratorio del rodillo de accionamiento (4), mediante la pulverización de un líquido y estando dispuestas las aberturas de pulverización, separadas para la respectiva región funcional, con posibilidad de control o regulación.
Description
Procedimiento para refrigerar y tratar cuerpos
calentados, con simetría de rotación, a partir de materiales
metálicos como acero o aleaciones de acero y dispositivo para
ejecutar el procedimiento.
La invención se refiere a un dispositivo para
refrigerar y tratar cuerpos calentados, con simetría de rotación, a
partir de materiales metálicos como acero o aleaciones de acero, con
preferencia de ruedas monobloque, llantas, platos de rueda o discos
y anillos similares, como ruedas de ferrocarril y tranvía, ruedas
dentadas y ruedas catalinas.
Se conoce refrigerar de forma controlada ruedas
de ferrocarril o tranvía sólo a través de la verdadera superficie de
rodadura, usándose como refrigerante normalmente agua o agua con
aditivos.
Al estado de la técnica pertenece también
refrigerar la región de la superficie de rodadura de las ruedas de
forma discontinua, por medio de que la rueda durante un movimiento
rotatorio sólo se sumerja parcialmente en un depósito y después se
refrigere.
También se conocen previamente instalaciones en
las que se refrigeran ruedas macizas para someter la región de la
superficie de rodadura de estas ruedas a una refrigeración acelerada
y, por medio de esto, provocar una mejora de la corona de rodadura.
Sin embargo, de este modo no pueden mejorarse anillos y llantas.
Otro inconveniente consiste en que las
instalaciones y los modos de procedimiento ya conocidos no provocan
un descascarillado, en especial en la región de la superficie de
rodadura, de tal modo que en general no existen condiciones de
transferencia térmica unitarias en la dirección periférica de la
región de la superficie de rodadura, con los efectos
correspondientes sobre características estructurales y de
resistencia no homogéneas sobre el perímetro de la rueda afectada.
Si en este modo de procedimiento se somete la pestaña de rueda a una
refrigeración acelerada, el cubo de la rueda queda sin tratar, de
tal manera que aquí se aplica en cualquier caso un proceso de
normalización. Todo esto conduce en la región de la pestaña de rueda
a correspondientes gradientes estructurales y de resistencia en
dirección radial. Las instalaciones ya conocidas tienen normalmente
un control de tiempo, es decir, el volumen de refrigerante y/o la
presión del refrigerante y con ello fundamentalmente también la
temperatura del refrigerante son invariables, es decir, están
ajustados de forma fija, de tal modo que se lleva a cabo una
influencia en la estructura y resistencia de la pestaña de rueda
durante un periodo de refrigeración que puede prefijarse fijamente.
Con relación a esto no se conoce una medición de temperatura en
línea ni una refrigeración con control de temperatura online.
Por ello sólo puede influirse de forma
insatisfactoria en las características estructurales o mecánicas
deseadas, mientras que sólo puede influirse - si es que puede
hacerse- de forma imprecisa y por ello insatisfactoria en tensiones
propias en la región de la pestaña de rueda, debido a que no pueden
controlarse prácticamente los procesos de plastificación, que
determinan de forma decisiva las tensiones propias, en la región de
transición entre la pestaña de rueda que se enfría y la hoja
caliente, ya que sólo se controla la pestaña de rueda y no se tiene
en cuenta la estructura o la tensión propia de la hoja.
Del documento
FR-A-559 212 se conoce una máquina
templadora para llantas, en la que las llantas se pulverizan con una
mezcla de aire y agua interior y exteriormente, de forma regulada
específicamente. El objetivo del dispositivo es obtener una
estructura de templado e influir positivamente en las tensiones de
la llanta. El refrigerante no puede alimentarse y supervisarse de
forma regulada automáticamente. Aparte de esto es necesario
transformar y graduar manualmente el dispositivo para otros tipos de
llanta.
Del documento
US-A-2 596 345 se conoce previamente
un dispositivo que conduce, guiado por agua, a la corona de rodadura
y a la hoja de la rueda rotatoria. Con ello quedan cubiertas todas
las otras superficies. Esto tiene como consecuencia que el
dispositivo tiene que cambiarse y transformarse totalmente para
otras ruedas y otros fines.
El documento
US-A-1 391 907 se refiere
fundamentalmente a un material de ferrocarril con determinado
contenido de carbono y manganeso. Aunque un dispositivo puede
refrigerar una rueda, el proceso no se supervisa. Las cantidades de
manganeso se ajustan previamente y ya no se controlan. Por medio de
esto el dispositivo completo sólo puede usarse un diámetro y un
modelo de rueda específicos. Para ruedas configuradas de otra manera
con otras dimensiones se necesita un dispositivo
correspondientemente diferente.
La invención se ha impuesto la tarea de crear un
dispositivo con el que puedan eliminarse por completo,
reproduciéndose con medios robustos en condiciones operacionales,
los inconvenientes del estado de la técnica y sea posible, además de
esto, influir específicamente con el dispositivo en regiones
predeterminadas del cuerpo.
Esta tarea es resuelta mediante las
particularidades indicadas en la reivindicación 1.
Mientras que en dispositivos habituales
prácticamente sólo puede "tratarse" la pestaña de rueda, con un
dispositivo conforme a la invención puede refrigerarse de forma
regulada o controlada cada región del cuerpo con simetría de
rotación, en caso necesario pestaña de rueda, hoja y cubo, para
mantener las características deseadas en la estructura. Mientras que
en el estado de la técnica la hoja y el cubo prácticamente se
enfrían al aire y sólo así se normalizan, en el caso del dispositivo
conforme a la invención se produce un ajuste definido de
características mecánicas en la hoja y en el cubo mediante una
refrigeración específica, regulada o controlada, de tal manera que
en las regiones predeterminadas del cuerpo con simetría de rotación
pueden ajustarse resistencias, tenacidades, tensión propia y
gradientes definidos de características u homogeneidad de estas
características -con las tolerancias suficientes para la práctica-
en todo el volumen de la rueda o de la llanta, incluyendo todas las
regiones funcionales de la pieza constructiva como cubo, hoja y
pestaña de rueda.
La configuración de estas características se
realiza sobre todo a través del ajuste de una estructura definida y
su ulterior refrigeración, influyendo la refrigeración por un lado
en la morfología de la estructura y con ello en la resistencia,
tenacidad y tensión propia, pero también el estado de la tensión
propia de la pieza constructiva a causa de procesos de
plastificación localmente diferentes. Un posible pavonado
subsiguiente del cuerpo así refrigerado tiene fundamentalmente sólo
la función de recocido con poca tensión.
Conforme a esto, la invención hace posible
procesos de refrigeración en la práctica complejos, teniendo en
cuenta el estado superficial (descascarillado), tiempos de
refrigeración o intervalos de refrigeración, y precisamente tanto
para la rueda en sí como para las diferentes regiones funcionales,
refrigerador, cantidades de refrigerante, flujos de refrigerante,
secuencia de la refrigeración de las regiones funcionales y
temperaturas actuales de la pieza constructiva, y precisamente en
cada caso para las regiones funcionales afectadas del cuerpo. Por
medio de esto se configuran tensiones propias en dependencia de la
clase y del modo de la refrigeración de todo el volumen de la pieza
constructiva, debido a que los elementos volumétricos del cuerpo se
influyen mutuamente. Como consecuencia, con este dispositivo pueden
ajustarse por medio de procesos de refrigeración complejos
características mecánicas relacionadas con la región funcional,
definidas y que pueden reproducirse. Estos procesos de refrigeración
son normalmente diferentes para las diferentes regiones volumétricas
o superficiales del cuerpo afectado con simetría de rotación, por
ejemplo de una rueda.
La temperatura, a la que se trata el cuerpo con
simetría de rotación antes de su descascarillado en el dispositivo,
puede estar entre el calor de forjado y una temperatura superior a
la temperatura de transformación, ya que con ello, en el caso de
refrigerar aleaciones que se templan por precipitación, por ejemplo
también aceros micro-aleados, es posible influir en
la cinética reactiva y con ello en las características mecánicas de
la pieza constructiva.
Magnitudes de regulación y control son la
temperatura superficial medida en línea del cuerpo y/o la presión
del refrigerante, y/o la cantidad de refrigerante y/o el carácter
del refrigerante (laminar/turbulento), y/o la clase de refrigerante
(agua, aire, mezcla) así como el proceso temporal de la clase de
refrigerante en un circuito individual de refrigerante.
Sumando todo puede conseguirse específicamente la
configuración estructural deseada y con ello las características
mecánicas mediante el uso del dispositivo conforme a la invención, y
precisamente no sólo en la región de una pestaña de rueda, sino en
cada región funcional de la rueda o del cuerpo.
Mediante el descascarillado preconectado de la
superficie de rodadura o similar se provocan unas características
superficiales uniformes y, de este modo, unas condiciones de
transferencia térmica muy uniformes.
Las tensiones propias deseadas, por ejemplo en la
región de la pestaña de rueda, pueden ajustarse específicamente
según su altura, ya que puede influirse muy específicamente en los
procesos de plastificación que determinan en gran medida la tensión
propia, en la región de transición entre regiones de material que se
enfrían y calientes, y precisamente a causa del hecho de que las
superficies de varias regiones del borde pueden refrigerarse
individualmente de forma controlada muy específicamente.
Un dispositivo configurado conforme a la
invención tiene una estructura robusta y, de este modo, puede usarse
industrialmente en las condiciones operacionales del entorno. Por
medio de una instalación de este tipo es posible con ventaja
especial el tratamiento de ruedas de ferrocarril y tranvía. Aquí se
pone en rotación la rueda afectada y se descascarilla en primer
lugar, tras lo cual se refrigeran de forma predeterminada las
regiones superficiales correspondientes, por ejemplo la superficie
de rodadura, la hoja y el cubo mediante corrientes de refrigerante
reguladas o controladas individualmente, para influir de forma
definida en la estructura predeterminada en la región de la pestaña
de rueda, de la hoja y del cubo y, con ello, ajustar específicamente
también las tensiones propias deseadas en la región de la pestaña de
rueda o similar según su altura. De este modo también pueden
llevarse a cabo específicamente procesos de templado.
De la siguiente descripción del dibujo se deducen
otras particularidades y ventajas, y en el mismo se ilustra la
invención con base en un ejemplo de ejecución. Aquí muestran:
la figura 1 una vista en planta parcial sobre un
dispositivo conforme a la invención y
la figura 2 un corte según la línea II - II de la
figura 1.
La invención se ilustra en el dibujo en su
aplicación a un dispositivo, en el que con ventaja especial se
descascarillan ruedas de ferrocarril y tranvía y pueden someterse a
un ajuste definido y reproducible de características mecánicas
mediante procesos de enfriamiento complejos.
El símbolo de referencia 1 designa un montante de
máquina indicado sólo esquemáticamente y colocado verticalmente
sobre el suelo, mientras que con 2 se designan unidades de
accionamiento configuradas con accionamientos giratorios 3,
dispuestas sobre el perímetro de un círculo con intervalos angulares
iguales entre ellas con relación a sus ejes longitudinales. Sobre
cada bastidor 2 se ha dispuesto un accionamiento giratorio 3 de este
tipo. Todos los accionamientos giratorios están unidos entre sí
mediante técnica de regulación a través de un armario de
distribución no representado, a través de al menos un regulador de
frecuencia, de tal modo que sus revoluciones pueden controlarse o
regularse de forma continua en sus dos sentidos de giro. Con este
fin los accionamientos giratorios 3 poseen motores eléctricos no
ilustrados con más detalle que accionan, en cada caso, un rodillo de
accionamiento 4 a través de un árbol visible en la figura 2. Cada
árbol puede graduarse a través de en cada caso un accionamiento de
ajuste 5 axial en su dirección axial longitudinal, es decir, en la
dirección X o Y, a través de un engranaje de palanca y también puede
bloquearse en la posición deseada en cada caso. Todos los engranajes
de ajuste axiales 5 pueden graduarse con ello sincrónicamente a
través de un mecanismo de regulación o control central (no
representado), para ajustarlos al cuerpo 21 con simetría de rotación
que debe descascarillarse y refrigerarse en cada caso. Esto
significa de este modo que todos los rodillos de accionamiento 4
están situados sobre un mismo diámetro, con relación a un círculo
imaginario cuyo punto central coincide con un eje de giro 33
imaginario (figura 2), y pueden graduarse y bloquearse radialmente
con el mismo diámetro.
El símbolo de referencia 6 se refiere a una
palanca de ajuste para una multitud de brazos de pulverización,
estando dispuestos en cada caso varios de estos brazos de
pulverización unos sobre otros en varios planos, lo que se
describirá a continuación. En cada plano se han dispuesto varios de
estos brazos de pulverización casi circular o poligonalmente. En
cada plano de estos brazos de pulverización se han previsto además
numerosas palancas de basculamiento 7 para los brazos de
pulverización, a las que están unidos con movimiento basculante los
brazos de pulverización a través de ejes de basculamiento,
dispuestos en paralelo así como distanciados entre sí en los puntos
de esquina de un triángulo imaginario o de un trapecio imaginario.
Con ello se han designado con el símbolo de referencia 8.1 brazos de
pulverización para el plano superior, con 8.2 brazos de
pulverización para un plano central y con 8.3 brazos de
pulverización para un plano inferior.
En el caso de la forma de ejecución representada,
los brazos de pulverización 8.1, 8.2 u 8.3 están configurados en
cada caso iguales en uno y el mismo plano, y se han dispuesto de
forma graduable entre ellos con la misma cinemática. También puede
pensarse en configurar en todos los planos los brazos de
pulverización 8.1, 8.2 u 8.3 iguales y con las mismas cinemáticas.
Como puede verse en la figura 1, los brazos de pulverización 8.1,
8.2 y 8.3 están configurados como tubos, que pueden presentar
toberas de pulverización (no representadas) en sus extremos. En
lugar de toberas de pulverización, sin embargo, los tubos también
pueden estar configurados abiertos en sus extremos, es decir,
presentan la misma sección transversal de circulación que los
propios tubos de los brazos de pulverización 8.1, 8.2 y 8.3. Los
brazos de pulverización 8.1 y 8.3 poseen extremos acodados en ángulo
recto entre ellos, de tal manera que los brazos de pulverización
8.1, que están situados en el plano superior, están orientados hacia
abajo con sus aberturas de boca o toberas de pulverización, mientras
que los extremos acodados de los brazos de pulverización 8.3 están
orientados hacia arriba, y precisamente con preferencia de tal modo
que los ejes longitudinales de las aberturas de pulverización o
toberas de pulverización de los planos superior e inferior discurren
en cada caso coaxialmente entre sí, lo que sin embargo no es
condición imprescindible. Los brazos de pulverización 8.1 discurren
por el contrario casi radialmente o con un ángulo agudo, orientados
hacia arriba desde un plano horizontal imaginario, lo que sin
embargo tampoco es requisito.
Todos los brazos de pulverización 8.1, 8.2 y 8.3
están conectados en cada caso a una alimentación de refrigerante.
Como refrigerante o medio enfriador puede contemplarse agua con
calidad de agua potable o agua con aditivos, por ejemplo aditivos
con dureza, emulsiones o similares. También puede pensarse en
mezclar agua con un gas adecuado, predominantemente aire, o
alimentar a los brazos de pulverización de uno y el mismo plano un
refrigerante líquido o un medio gaseoso consecutiva o
simultáneamente. De este modo es por ejemplo posible alimentar a un
grupo de brazos de pulverización un refrigerante líquido y a otro
grupo de brazos de pulverización del mismo plano de pulverización un
refrigerante gaseoso.
Los brazos de pulverización 8.1, 8.2 y 8.3 de
cada plano están conectados a un anillo de pulverización 16, 17 ó 18
configurado como tubería colectora anular, a los que se alimenta en
cada caso el refrigerante, a través de una tubería de alimentación
27, 28 o 29, de forma controlada o regulada a través de válvulas de
varias vías, órganos de bloqueo adecuados o similares (no
representados), que se accionan a través de una unidad central de
control o regulación (tampoco representada). Tampoco se han
representado con objeto de obtener una mayor claridad la respectiva
fuente de refrigerante, bombas, etc.
Como puede verse en la figura 1, los brazos de
pulverización 8.1, 8.2 y 8.3 están unidos en cada caso a través de
ejes de basculamiento a las palancas de basculamiento 7, casi
trapezoidales en la vista en planta visible en la figura 1. Con ello
se ha encontrado una disposición tal, que los brazos de
pulverización 8.1 y 8.3 con sus aberturas de boca o toberas de
pulverización acogen, en todo el espectro de diámetros sobre el que
deben pulverizar, una pista definida sobre el cuerpo 21 con simetría
de rotación a tratar en cada caso, por ejemplo sobre una rueda o
llanta. Esto significa que el cuerpo 21 con simetría de rotación
afectado es pulverizado con refrigerante en el caso de la forma de
ejecución representada, simultáneamente desde arriba y desde abajo,
a través de las aberturas de pulverización o toberas de
pulverización de los brazos de pulverización 8.1 situadas en un
plano, por ejemplo en el plano superior, todo a lo ancho de la
región superficial a tratar.
Con 9 se ha indicado un accionamiento basculante
en forma de una unidad de émbolo-cilindro a impulsar
alternativamente por ambos lados con presión de medio de presión,
por ejemplo hidráulica o neumáticamente, cuyo cilindro está
dispuesto fijamente sobre un estante de máquina 1, mientras que su
vástago de émbolo está unido, a través de un eje de basculamiento
vertical, a un brazo de basculamiento 11 para un dispositivo de
refrigeración de hoja o cubo. Con 10 se ha indicado un cojinete
oscilante para el brazo de basculamiento 11 del dispositivo de
refrigeración de hoja o cubo 13. Este brazo de basculamiento 11 para
el dispositivo de refrigeración de hoja o cubo del cuerpo 21 con
simetría de rotación presenta igualmente una alimentación 26 para el
refrigerante, por ejemplo aire o agua, que está configurada como
tubo y presenta un sector longitudinal horizontal y otro vertical.
El dispositivo de refrigeración de cubo 13 sirve para refrigerar el
cubo de un cuerpo con simetría de rotación configurado como rueda de
vagón de tren 21 en la presente forma de ejecución, mientras que con
14 se han dispuesto un dispositivo de refrigeración de hoja superior
y con 15 un dispositivo de refrigeración de hoja inferior, los
cuales presentan en cada caso numerosos tubos que discurren
paralelamente entre sí con aberturas de boca abiertas por sus
extremos o toberas de pulverización insertadas. El dispositivo de
refrigeración de hoja superior 14 está conectado a una tubería de
alimentación 34 para el refrigerante y el dispositivo de
refrigeración de hoja inferior 15 a una tubería de alimentación 24.
A las dos tuberías 24 y 34 se alimenta el refrigerante igualmente de
forma controlada o regulada, a través de órganos de bloqueo no
representados y órganos de control o regulación, que pueden
controlarse o regularse desde el mismo panel de mando central, al
igual que las partes del dispositivo y los accionamientos
restantes.
La tubería de alimentación 34 del dispositivo de
refrigeración de hoja superior 14 está conectada a una alimentación
35 en forma de caja, a la que pueden conectarse varios grupos de
toberas o tuberías, de forma similar al dispositivo de refrigeración
de hoja superior 14 visible en la figura 2. Los tubos del
dispositivo de refrigeración de hoja superior 14 pueden desembocar
tangencialmente (figura 1) lo que, en caso necesario, puede valer
para los brazos de pulverización superiores e inferiores 8.1, 8.3 y,
dado el caso, también para los brazos de pulverización 8.2 de la
refrigeración lateral de la corona de rodadura. Por medio de esto se
obtiene una circulación de refrigerante rotatoria que está sometida
a determinada acción de fuerza centrífuga, con lo que el
refrigerante se centrifuga hacia el exterior tras incidir en el
cuerpo 21 con simetría de rotación a refrigerar.
En la figura 1 puede verse que el brazo de
basculamiento 11 para la refrigeración de la hoja o del cubo está
dispuesto en la dirección A o B, en un plano horizontal con
movimiento basculante y, en la dirección C o V (figura 2), a través
de un cilindro elevador 19 también con movimiento vertical. En el
caso de este cilindro elevador 19 se trata igualmente de una unidad
de émbolo-cilindro que debe someterse,
alternativamente por ambos lados, por ejemplo hidráulica o
neumáticamente y cuyo vástago de émbolo está acoplado al cojinete
oscilante para la refrigeración de la hoja o del cubo a través de un
eje que discurre horizontalmente. La flecha doble registrada en la
figura 2 ilustra el movimiento de graduación del cilindro elevador
19.
En cada uno de los montantes de máquina 1 se ha
previsto una guía por rodillos 22 para los rodillos de accionamiento
4, que hacen posible una ligera graduación horizontal en la
dirección X o Y del árbol para el respectivo rodillo de
accionamiento 4, a través del accionamiento de ajuste 5 axial.
Con 23 se ha designado una guía por rodillos para
el cilindro elevador 19 del brazo de basculamiento 11 de la
refrigeración superior de hoja o de cubo.
En 30 se ha previsto un dispositivo de
descascarillado por agua a presión que presenta al menos una, con
preferencia numerosas toberas de alta presión para descascarillado,
a través de las cuales puede alimentarse agua a presión con el fin
descascarillar el cuerpo 21 con simetría de rotación. Toberas
similares pueden estar previstas a un lado del cuerpo 21 y abajo (no
representado) o en otros puntos, por ejemplo sobre el cubo y sobre
las caras superior e inferior de la hoja, para poder descascarillar
el cuerpo 21 con simetría de rotación en todos los puntos necesarios
mediante agua a presión. Al dispositivo de descascarillado por agua
a presión 30 se alimenta a agua a presión, a través de una
alimentación de agua configurada como tubería 31, que se pone a
disposición a través de una bomba regulable en caso necesario (no
representada). No se han representado órganos de bloqueo adecuados,
tampoco el mecanismo de regulación y control para al menos una bomba
para el agua a presión.
Con 32 se ha indicado un dispositivo de
supervisión de temperatura configurado como cámara de temperatura
que, de forma adecuada, está unido al stand central de control y
regulación y que se incluye en el circuito de control y regulación
en el modo y forma que se describirá a continuación.
En 20 se ha representado un dispositivo elevador
que se compone igualmente de una potente unidad de
émbolo-cilindro a impulsar alternativamente por
ambos lados con presión de medio de presión, en especial con líquido
hidráulico, a la que se alimenta el medio de presión mediante una
fuente de medio de presión no representada. Mediante el dispositivo
elevador 20 se eleva el cuerpo 21 con simetría de rotación, por
ejemplo una rueda de ferrocarril para, por ejemplo, alejarlo del
dispositivo. Asimismo, al introducir el cuerpo 21 con simetría de
rotación, el vástago de émbolo puede extraerse de tal modo que un
contrafuerte 36 engrana en la abertura del cubo 37. Mediante
impulsión correspondiente por medio de presión se desciende después
el dispositivo elevador en dirección vertical, hasta que la pestaña
de rueda está colocada sobre tres rodillos de accionamiento 4.
Por debajo del dispositivo puede estar dispuesta
una tolva de recogida no representada para cascarillas y
refrigerante. Tampoco se ha representado un transportador adecuado
para un transportador hacia fuera del refrigerante y/o de las
cascarillas. Tampoco se ha representado, con objeto de simplificar,
un dispositivo separador a través del cual se separan las
cascarillas del refrigerante.
En lugar de cuerpos 21 circulares con simetría de
rotación como ruedas y anillos, también pueden tratarse en un
dispositivo conforme a la invención ruedas dentadas o ruedas
catalinas.
Con 25 se ha designado la alimentación de
refrigerante para el dispositivo superior de refrigeración de la
hoja.
El modo de funcionamiento del dispositivo visible
en el dibujo es el siguiente:
El cuerpo 21 con simetría de rotación caliente a
tratar, calentado por ejemplo con preferencia por encima del punto
GOS, por ejemplo una rueda de vagón de tren, se introduce en el
dispositivo por medio de un manipulador. Para esto se eleva
previamente el brazo de basculamiento 11 para la refrigeración
superior de la hoja y del cubo, mediante una impulsión
correspondiente con medio de presión del cilindro elevador 19, y se
bascula hacia fuera desde la cámara de trabajo de la máquina,
lateralmente en la dirección B, mediante el accionamiento basculante
9. El cilindro elevador 20 se extrae mediante la impulsión
correspondiente con medio de presión, de tal modo que el
contrafuerte 36 se encuentra en la posición superior y puede alojar
el cuerpo con simetría de rotación, por ejemplo una rueda de vagón
de tren 21. Los brazos de pulverización 8.1 y 8.2 están basculados
hacia fuera con un radio mayor de lo que basculan posteriormente en
la posición de trabajo. Los brazos de pulverización 8.3 y los
rodillos de accionamiento 4 están en posición de trabajo. El
manipulador automático introduce de aquí en adelante la pieza de
trabajo 21 y entrega una señal al mando programable por memoria (SPS
-no representado) del dispositivo.
A continuación el cilindro elevador 20 asume
mediante la correspondiente impulsión por medio de presión su
dirección opuesta, es decir hacia abajo, y precisamente con
preferencia hasta alcanzar su posición final. Si se alcanza esta
posición, los accionamientos giratorios 3 obtienen la señal de que
giren los rodillos de accionamiento 4, con las revoluciones
necesarias para el proceso de trabajo correspondiente.
Como siguiente paso de procedimiento se
descascarilla mediante agua a presión el petillo de rueda por la
cara frontal, superior e inferior y, precisamente, a través del
dispositivo de descascarillado por agua a presión 30 y 31. Las
cascarillas y el agua a presión caen hacia abajo en una tolva
recolectora, desde donde se transportan hacia fuera.
Después del descascarillado el dispositivo de
supervisión de temperatura en forma de la cámara de temperatura 32
detecta, por ejemplo, la temperatura del la corona de rodadura del
cuerpo 21 con simetría de rotación y entrega durante todo el
tratamiento la temperatura medida al SPS para la comparación
nominal-real. En el SPS se establece, con base en la
temperatura medida, por ejemplo la cantidad de refrigerante y/o
también la duración de la refrigeración.
Después del descascarillado los brazos de
pulverización 8.1 y 8.2 basculan hasta la posición de trabajo
mediante el accionamiento correspondiente de un accionamiento por
motor de la palanca de ajuste 6. A continuación se alimenta a los
brazos de pulverización 8.1, 8.2 y 8.3 y al dispositivo de
refrigeración de cubo 13 y a los dispositivos de refrigeración de
hoja superior e inferior 14 y 15 un refrigerante adecuado, por
ejemplo agua y/o aire, de forma regulada o controlada a través de
las tuberías de alimentación, y se entrega sobre el cuerpo 21, por
ejemplo de forma correspondiente a un número de programa activado en
el SPS, con la presión correspondiente y la cantidad
correspondiente.
Si por ejemplo ha transcurrido el tiempo
prefijado y/o se ha alcanzado la temperatura necesaria de la corona
de rodadura, se desconecta la alimentación del refrigerante hacia
los brazos de pulverización 8.1, 8.2 y 8.3 y hacia la refrigeración
de cubo 13 y, precisamente, hacia la refrigeración de hoja 14 y 15
superior e inferior, y los rodillos de accionamiento 4 se
detienen.
Después del basculamiento hacia fuera del brazo
de basculamiento 11 y del basculamiento hacia atrás de los brazos de
pulverización 8.1 y 8.2, el cilindro de elevación 20 puede elevar el
cuerpo 21 con simetría de rotación, por ejemplo una rueda de vagón
de tren, y transmitirlo al manipulador (no representado) incluido en
el control o la regulación del proceso, para su extracción.
Mediante la geometría especial de la palanca de
basculamiento 7 para los brazos de pulverización 8.1, 8.2, 8.3 y de
las barras de empuje 12 se garantiza que los brazos de pulverización
8.1 y 8.3 o sus toberas o aberturas de salida, para cada diámetro a
tratar del cuerpo 21 con simetría de rotación, rieguen o pulvericen
siempre toda la superficie, por ejemplo toda la superficie lateral
frontal o la pestaña de rueda. Para cada región funcional de un
cuerpo 21 con simetría de rotación, por ejemplo de una rueda, es
posible de este modo controlar específicamente la refrigeración,
para conseguir mediante tiempos de refrigeración, el refrigerante,
cantidades de refrigerante y/o la secuencia de la refrigeración un
ajuste definido y reproducible, referido a la región funcional, de
las características mecánicas, por ejemplo de la resistencia, la
tenacidad y en especial de las tensiones propias en toda la rueda o
en el volumen de la llanta, teniendo en cuenta todas las regiones de
la pieza constructiva, es decir cubo, hoja y pestaña de rueda. Con
ello se realiza una constante medición en línea aparejada a un
control y/o a una regulación de las corrientes de refrigerante y/o
tiempos de refrigeración, así como de la secuencia de las corrientes
de refrigerante en las correspondientes regiones superficiales a
tratar. El dispositivo conforme a la invención hace posible de este
modo, en uno y el mismo dispositivo, tanto el descascarillado como
un tratamiento estructural y un ajuste estructural específicos de
regiones predeterminadas del cuerpo 21 con simetría de rotación.
| 1 | Montante de máquina |
| 2 | Bastidor para unidad de accionamiento |
| 3 | \begin{minipage}[t]{148mm} Accionamiento giratorio para rodillo de accionamiento 4, regulable de forma continua; unidad de accionamiento\end{minipage} |
| 4 | Rodillo de accionamiento |
| 5 | Accionamiento de ajuste axial para rodillo de accionamiento 4 |
| 6 | Palanca de ajuste para brazos de pulverización 8.1, 8.2, 8.3 con accionamiento |
| 7 | Palanca de basculamiento para brazos de pulverización |
| 8.1 | Brazos de pulverización para refrigeración superior de la corona de rodadura; plano superior |
| 8.2 | Brazos de pulverización para refrigeración lateral de la corona de rodadura; plano central |
| 8.3 | Brazos de pulverización para refrigeración inferior de la corona de rodadura; plano inferior |
| 9 | Accionamiento basculante para refrigeración superior de hoja y cubo, unidad de émbolo-cilindro |
| 10 | Cojinete oscilante para refrigeración superior de la hoja y del cubo |
| 11 | Brazo de basculamiento para refrigeración superior de la hoja y del cubo |
| 12 | Barras de empuje para bascular los brazos de pulverización |
| 13 | Dispositivo de refrigeración del cubo |
| 14 | Dispositivo superior de refrigeración de la hoja |
| 15 | Dispositivo inferior de refrigeración de la hoja |
| 16 | Anillo de pulverización para refrigeración inferior de la corona de rodadura, tubería colectora anular |
| 17 | Anillo de pulverización para refrigeración lateral de la corona de rodadura, tubería colectora anular |
| 18 | Anillo de pulverización para refrigeración inferior de la corona de rodadura, tubería colectora anular |
| 19 | Cilindro elevador para dispositivo superior de refrigeración de la hoja y del cubo |
| 20 | Cilindro elevador para elevar y bajar el cuerpo 21 con simetría de rotación, dispositivo elevador |
| 21 | Cuerpo con simetría de rotación, rueda de vagón de tren, pieza de trabajo o similar |
| 22 | Guía por rodillos para acercar los rodillos de accionamiento |
| 23 | Guía por rodillos para dispositivo elevador de la refrigeración superior de la hoja y del cubo |
| 24 | Alimentación de refrigerante para dispositivo inferior de refrigeración de la hoja |
| 25 | Alimentación de refrigerante para dispositivo superior de refrigeración de la hoja |
| 26 | Alimentación de refrigerante para refrigeración del cubo |
| 27 | Alimentación de refrigerante para refrigeración inferior de la corona de rodadura, tubería de alimentación |
| 28 | Alimentación de refrigerante para refrigeración lateral de la corona de rodadura, tubería de alimentación |
| 29 | Alimentación de refrigerante para refrigeración superior de la corona de rodadura, tubería de alimentación |
| 30 | Dispositivo de descascarillado por agua a presión |
| 31 | Alimentación de agua para descascarillado por agua a presión |
| 32 | Cámara de temperatura, dispositivo de supervisión de temperatura |
| 33 | Eje de giro, imaginario; eje de simetría de rotación |
| 34 | - |
| 35 | - |
| 36 | Contrafuerte |
| 37 | Cubo, cubo de rueda |
| A | Dirección de basculamiento del brazo de basculamiento 11 |
| B | Dirección de basculamiento del brazo de basculamiento 11 |
| C | Dirección vertical de elevación |
| V | \hskip0.5cm '' \hskip1cm '' \hskip0.5cm '' \hskip0.5cm '' |
| X | Dirección de graduación del árbol para rodillo de accionamiento 4 |
| Y | Dirección de graduación del árbol para rodillo de accionamiento 4 |
Claims (20)
1. Dispositivo para refrigerar y tratar cuerpos
(21)calentados, con simetría de rotación, a partir de
materiales metálicos como por ejemplo acero o aleaciones de acero,
con preferencia de ruedas monobloque, llantas, platos de rueda o
discos y anillos similares, como ruedas de ferrocarril y tranvía,
ruedas dentadas y ruedas catalinas, estando montado el cuerpo con
simetría de rotación (21) caliente en posición horizontal, con su
perímetro, sobre varios rodillos de accionamiento (4) dispuestos
repartidos sobre su perímetro, siendo accionado giratoriamente al
menos uno de los rodillos de accionamiento (4) por motor con número
de revoluciones variable y, por medio de esto, haciéndose girar el
cuerpo con simetría de rotación (21) con eje de giro vertical,
estando dispuestas en la región del borde del cuerpo (21) con
simetría de rotación numerosas aberturas de pulverización repartidas
sobre su perímetro, a través de las cuales puede aplicarse al menos
un refrigerante con regulación en línea o control en línea sobre
regiones superficiales del cuerpo con simetría de rotación (21), con
corriente volumétrica controlada, en especial sin embargo
laminarmente, pudiéndose graduar las aberturas de pulverización
disponibles para alimentar el refrigerante en la dirección radial
del cuerpo (21) y estando dispuestas con posibilidad de bloqueo en
la respectiva posición, estando dispuestas las aberturas de
pulverización sobre la cara superior e inferior y sobre la periferia
del cuerpo (21) con simetría de rotación, en cada caso, con
posibilidad de graduación y bloqueo sincrónico y estando dispuestas
las aberturas de boca de las aberturas de pulverización, que están
asociadas a la cara superior e inferior y a la periferia del cuerpo
con simetría de rotación (21), en cada caso sobre un círculo
imaginario y pudiendo recibir, en el caso de una graduación radial
de estas aberturas de pulverización sobre el perímetro del cuerpo
con simetría de rotación (21), en cada caso las mismas regiones
anulares del cuerpo (21) el refrigerante y estando dispuestas,
repartidas sobre el perímetro del cuerpo con simetría de rotación
(21), muchas o varias toberas de descascarillado con agua a presión
que descascarillan la región a descascarillar sobre la cara
superior, inferior y la periferia del cuerpo (21) durante el
accionamiento giratorio del rodillo de accionamiento (4), mediante
la pulverización de un líquido y estando dispuestas las aberturas de
pulverización, separadas para la respectiva región funcional, con
posibilidad de control o
regulación.
regulación.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque las aberturas de pulverización o
toberas de pulverización, que están asociadas a la cara superior e
inferior y a la periferia del cuerpo (21), están dispuestas en cada
caso sobre una tubería anular (16, 17, 18) configurada como canal
colector, que circundan el cuerpo (21) en cada caso
anularmente.
3. Dispositivo según la reivindicación 2,
caracterizado porque las canales anulares (16, 17, 18)
presentan el mismo diámetro y están dispuestos concéntricamente
entre ellos unos sobre otros en diferentes planos, y porque los
canales colectores anulares (16, 17, 18) están conectados a tuberías
de alimentación separadas (27, 28, 29), mediante las cuales puede
alimentarse el refrigerante a los canales colectores (16, 17, 18)
de forma controlada o regulada.
4. Dispositivo según la reivindicación 1 o una de
las reivindicaciones subsiguientes, caracterizado porque las
aberturas de pulverización o toberas de pulverización están
asociadas en cada caso a un brazo de pulverización (8.1, 8.2, 8.3),
que está configurado por ejemplo como tubo y que está conectado a la
respectiva tubería colectora anular (16, 17, 18) mediante
conducción de refrigerante.
5. Dispositivo según la reivindicación 4,
caracterizado porque los brazos de pulverización (8.1, 8.2,
8.3) asociados a una tubería colectora anular (16, 17, 18) afectada
pueden graduarse radialmente, sincrónicamente por motor, con el fin
de aumentar o reducir el diámetro de pulverización y pueden también
bloquearse en la posición de diámetro ajustada en cada caso.
6. Dispositivo según la reivindicación 5,
caracterizado porque todos los brazos de pulverización (8.1,
8.2, 8.3) están dispuestos sobre una y la misma tubería colectora
anular (16, 17, 18) mediante en cada caso sólo un accionamiento por
motor, a través de un engranaje articulado, en dirección radial y
pudiéndose graduar radialmente con relación a sus aberturas de
pulverización o toberas de pulverización.
7. Dispositivo según la reivindicación 1 o una de
las reivindicaciones subsiguientes, en el que el cuerpo (21) con
simetría de rotación está configurado como rueda y presenta un cubo
de rueda (37), caracterizado porque el dispositivo de
refrigeración de cubo (13) previsto para refrigerar el cubo de rueda
(37) presenta al menos un tubo, que penetra en el cubo de rueda (37)
y presenta en su extremo inferior al menos una abertura de
pulverización o tobera de pulverización, y porque el dispositivo de
refrigeración del cubo está configurado de forma graduable en altura
(C-V) en dirección horizontal (A-B)
y basculante hacia fuera.
8. Dispositivo según la reivindicación 7,
caracterizado porque el dispositivo (13) que sirve para
refrigerar el cubo tiene movimiento de carrera en dirección vertical
(C-V) a través de un accionamiento basculante (9),
por ejemplo mediante una unidad de émbolo-cilindro a
impulsar mediante presión de medio de presión en dirección
horizontal (A-B) y un cilindro elevador (19), que
está formado con preferencia igualmente por una unidad de
émbolo-cilindro a impulsar alternativamente por
ambos lados con presión de medio de presión.
9. Dispositivo según la reivindicación 1 o una de
las reivindicaciones subsiguientes, caracterizado porque los
rodillos de accionamiento que alojan el cuerpo con simetría de
rotación pueden accionarse a través de ejes separados, que discurren
horizontalmente y están dispuestos en cada caso con intervalos
angulares uniformes entre sí sobre el perímetro de un círculo, y
pueden graduarse en la dirección de su eje longitudinal mediante un
accionamiento de ajuste (5) axial y están configurados de forma que
pueden accionarse, en cada caso, mediante un accionamiento giratorio
regulable con preferencia de forma continua.
10. Dispositivo según la reivindicación 9,
caracterizado porque todos los accionamientos giratorios (3)
de los rodillos de accionamiento (4) se controlan en su número de
revoluciones sincrónicamente y en el mismo sentido desde una unidad
de control central.
11. Dispositivo según la reivindicación 1 o una
de las reivindicaciones subsiguientes, caracterizado porque
la temperatura del cuerpo con simetría de rotación puede medirse por
medio de un sistema de medición de temperatura adecuado, por ejemplo
una cámara de temperatura, y porque los valores medidos pueden
alimentarse a un ordenador de un dispositivo de regulación, a través
del cual pueden regularse las cantidades de refrigerante a
pulverizar sobre las regiones a templar.
12. Dispositivo según la reivindicación 1 o una
de las reivindicaciones subsiguientes, caracterizado porque
todas las válvulas de paso, válvulas reguladoras de presión,
válvulas reguladoras de cantidades, dispositivos de medición de
caudal y presión y el dispositivo de supervisión de temperatura (32)
están reunidos en una unidad central de supervisión mediante técnica
de control o regulación.
13. Dispositivo según la reivindicación 1 o una
de las reivindicaciones subsiguientes, caracterizado porque
los datos operacionales necesarios para un cuerpo (21), por ejemplo
para una rueda de ferrocarril o tranvía, se archivan en un programa
de un SPS y pueden recuperarse mediante un determinado número de
identificación, tras lo cual la instalación de regulación o control
del dispositivo controla o regula después el proceso de
descascarillado y la alimentación del refrigerante mediante
pulverización de las cantidades de refrigerante sobre las regiones
del cuerpo (21), a refrigerar o templar en cada caso, y porque este
tratamiento térmico puede detectarse en línea, de tal modo que para
cada cuerpo (21) puede elaborarse un protocolo de tratamiento
térmico.
14. Dispositivo según la reivindicación 1 o una
de las reivindicaciones subsiguientes, caracterizado porque
por debajo del plano de apoyo se ha dispuesto, sobre los rodillos de
rodadura para el cuerpo (21), un dispositivo elevador (20) que puede
bajarse durante el proceso de descascarillado y refrigeración o
templado y que está dispuesto concéntricamente a los canales
colectores anulares (16, 17, 18).
15. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque el dispositivo elevador (20) se compone
de un cilindro a impulsar alternativamente por ambos lados con
presión de medio de presión, cuyo vástago de émbolo está dotado de
un contrafuerte (36) configurado como plato de apoyo, a través del
cual puede elevarse el cuerpo (21) hasta un plano a manejar mediante
un manipulador.
16. Dispositivo según la reivindicación 1 o una
de las reivindicaciones subsiguientes, caracterizado porque
por debajo del canal colector anular inferior (16) se ha dispuesto
una bandeja colectora para cascarillas, líquido de descascarillado y
refrigerante, y porque este recipiente de recogida está dispuesto
sobre un dispositivo de transporte que transporta hacia fuera el
líquido de descascarillado y el refrigerante así como las
cascarillas eliminadas y las separa, por un lado del líquido de
descascarillado o, por otro lado, del refrigerante.
17. Dispositivo según la reivindicación 1 o una
de las reivindicaciones subsiguientes, caracterizado porque
el dispositivo está configurado en la vista en planta en forma de
tambor, sobresaliendo los montantes de máquina (1) radialmente por
fuera de las líneas perimétricas exteriores del dispositivo con sus
accionamientos giratorios (3) así como del brazo de basculamiento
(1) para el dispositivo de refrigeración de hoja y cubo (13).
18. Dispositivo según la reivindicación 1 o una
de las reivindicaciones subsiguientes, caracterizado porque
las aberturas de pulverización o toberas de pulverización están
soportadas para refrigerar la cara superior del cuerpo (21) por el
brazo de basculamiento (1), que también soporta el dispositivo de
refrigeración para la refrigeración de cubo (13) y está dispuesto
con movimiento de basculamiento y carrera respecto al mismo.
19. Dispositivo según la reivindicación 1 o una
de las reivindicaciones subsiguientes, caracterizado porque
el accionamiento de palanca para las aberturas de pulverización o
toberas de pulverización situadas en cada caso en un plano se
compone de numerosas barras de empuje (12), conectadas a palancas de
basculamiento (7) para brazos de pulverización (8.1, 8.2, 8.3) a
través de ejes que discurren paralelamente entre sí, las cuales
están dispuestas en cada caso en las esquinas de la palanca de
basculamiento (7) casi trapezoidal para los brazos de pulverización
(8.1, 8.2, 8.3), estando unidas en cada caso dos barras de empuje
(12) por lados opuestos a la palanca de basculamiento (7) a través
de ejes de basculamiento, mientras que a cierta distancia y en los
puntos de esquina de un triángulo dispuesto para ello se ha
dispuesto en cada caso otro eje de unión para el respectivo brazo de
basculamiento (7), y porque todos los brazos de pulverización (8.1,
8.2, 8.3) presentan una parte que discurre horizontalmente, a la que
se conecta una pieza tubular acodada para esto preferiblemente en
ángulo recto, y porque los sectores horizontales están dispuestos en
cada caso con la misma orientación.
20. Dispositivo según la reivindicación 1 o una
de las reivindicaciones subsiguientes, caracterizado porque
las longitudes de palanca de la palanca de ajuste están
dimensionadas de tal modo para los brazos de pulverización (8.1,
8.2, 8.3), que en toda la región diametral cada tobera o cada
abertura de pulverización está dispuesta siempre en la misma
pista.
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