ES2284536T3 - Maquina para la limpieza localizada con celula electrolitica y/o de ultrasonidos para decapado y/o pulido. - Google Patents
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Abstract
Máquina para la limpieza localizada, que usa ácido de decapado o una composición/mezcla de elementos químicos con el efecto de un ácido de decapado, aplicados mediante instrumentos (54, 55) de alimentación mecánicos a una superficie (5) que va a tratarse; se mantiene el ácido en una cantidad limitada en la posición de trabajo mediante una célula (1, 56) de un material que resiste la acción corrosiva del ácido; se fabrica el volumen (7) de esta célula (1, 56) para que coincida con el del ácido usado, es decir, llenándolo completamente con ácido, ácido que se proyecta sobre la superficie (5) que va a tratarse; la célula (1, 56) tiene un borde periférico contra la superficie mencionada anteriormente; el ácido de decapado se activa por un electrodo (2; 29) que activa la acción de decapado del ácido; caracterizada porque cerca de la célula se proporciona un dispositivo de recogida abierto para aspirar el aire (A) de retorno y los humos que abandonan la célula y el exceso de ácido (G) de decapadoque escapan de forma lateral de la célula; el dispositivo de recogida abierto comprende una campana (19) extractora cuyo borde (20) inferior rodea el borde de la célula (1, 56) conectado por un conducto (57) a un separador (58) equipado con diafragmas (60) con orificios (61) escalonados que se sitúan entre la célula (1, 56) y un ventilador (62) para aspirar el ácido de decapado y los humos (G) contaminantes; el ácido se separa del aire y los humos (F) en el separador mencionado anteriormente.
Description
Máquina para la limpieza localizada con célula
electrolítica y/o de ultrasonidos para decapado y/o pulido.
La invención se refiere: a una máquina para la
limpieza localizada con célula electrolítica y/o de ultrasonidos
para el decapado y/o el pulido, y también a una máquina que se
utiliza para limpiar piezas metálicas en las que procesos previos
han dejado costras, halos y en general suciedad sobre las
superficies metálicas; es muy útil para limpiar cordones de
soldadura.
La técnica anterior comprende máquinas que están
diseñadas para limpiar superficies por medio de herramientas
abrasivas y que se caracterizan en ella porque la superficie
metálica que va a limpiarse, decaparse y/o pulirse se lava con
abrasivos que pueden aplicarse al cabezal de la herramienta o
disolverse en elementos porosos. La patente estadounidense
US-A-4206028 combina con la acción
abrasiva o bien el decapado electroquímico mediante un agente
adecuado situado entre el cabezal mencionado anteriormente y la
superficie que va a tratarse a través de la que se hace pasar una
corriente continua con un polo positivo, agente que se aplica a la
superficie que va a tratarse mientras se aplica el polo negativo al
cabezal de herramienta mencionado anteriormente, o bien de lo
contrario se usan ultrasonidos que se suministran mediante un emisor
y un sonotrodo que están separados de la herramienta o cabezal
mencionados anteriormente; si es necesario, el cabezal se utiliza en
combinación con corriente alterna y/o con un líquido que aplica
electrolito a la superficie que va a tratarse, aprovechándose así
de la inversión de la polaridad.
Además, un dispositivo similar de la técnica
anterior que se conoce desde hace muchos años no ha encontrado
aplicación práctica debido a la dificultad en el uso de los
instrumentos empleados y debido a la imposibilidad de definir el
entorno de trabajo del agente electroquímico o de los ultrasonidos,
aunque el suministro esté en el cabezal o herramienta mencionados
anteriormente del líquido electrolítico, que está unido pero que se
produce junto con el material abrasivo.
Además, la técnica anterior incluye la patente
estadounidense US-A-4772367, que
comprende un cabezal para la limpieza del interior de tuberías, en
las que se sitúa un electrodo ramificado cerca de la superficie
externa del cabezal para producir una acción electroquímica por
medio del electrolito que se suministra dentro del cabezal y la
superficie mencionada anteriormente: un recubrimiento dieléctrico
permite que el electrolito permanezca en su sitio cerca de la
superficie: el recubrimiento dieléctrico no está en contacto con la
superficie, pero sigue habiendo una cavidad para permitir que el
electrolito fluya hacia fuera a través de la tubería.
Sin embargo, el cabezal mencionado anteriormente
para tuberías ilustra las desventajas de la tecnología de limpieza
electroquímica especificada en la patente estadounidense
US-A-5964990 que se caracteriza en
ella porque el recubrimiento dieléctrico también está interrumpido
con materiales que son altamente resistentes al calor, lo que hace
imposible evitar que se pierda tiempo debido a que el recubrimiento
dieléctrico se gasta y permanece la desventaja de que se elimina el
electrolito de la superficie que va a tratarse tal como se menciona
en todos los ejemplos anteriores.
La técnica anterior también muestra la solicitud
de patente EP-A-0289168, que
describe un dispositivo para el tratamiento eléctrico, por ejemplo
pulido, de una superficie metálica que comprende un alojamiento que
tiene un contacto sellante con la superficie con medios de sellado
deformables, una cámara de electrolito en el alojamiento y el
electrolito que pasa a través de la cámara para activar la acción
electrolítica con corriente eléctrica sobre la superficie.
A partir de la técnica anterior, también se
conoce la solicitud de patente
DE-A-3305967, que describe un
dispositivo para mantener el ácido electrolítico en una cámara
sobre la superficie que va a tratarse; un medio continuo de sellado
con un par de rebordes que sellan el borde de esa cámara sobre la
superficie que va a tratarse.
Finalmente, la técnica anterior incluye el
método manual de limpieza química de las superficies metálicas con
agentes de decapado en la forma de un gel concentrado que se ponen
manualmente por el operario sobre el área de limpieza y se dejan
durante un periodo de tiempo que oscila desde unos cuantos minutos a
varias horas para que tenga lugar la reacción y luego se eliminan
por lavado de modo que se pierde el agente completo al lavarse a
través del punto de drenaje, de modo que el lugar de trabajo ha de
estar equipado con sistemas de tratamiento de aguas residuales para
evitar la contaminación del entorno externo.
Esto es de alcance considerable para la mejora
de la técnica anterior por medio de un dispositivo que limpia
superficies metálicas, que es altamente eficaz y no tiene las
desventajas de la técnica anterior.
Las observaciones anteriores muestran que es
necesario solucionar el problema técnico de encontrar un tipo de
máquina de limpieza electrolítica y/o de ultrasonidos que garantice
un alto rendimiento de decapado, facilidad de uso, bajo consumo de
agente de decapado, baja potencia de funcionamiento, que el usuario
puede someter, cuando quiera, a alto o bajo funcionamiento y que
evite eficazmente la contaminación del lugar de trabajo y del
entorno.
La invención soluciona el problema técnico
mencionado anteriormente mediante la máquina definida en la
reivindicación 1. Se definen realizaciones preferidas de la máquina
en las reivindicaciones 2 a 6. Una máquina de limpieza localizada
que comprende ácido para decapado o una composición/mezcla de
elementos químicos que actúan como un ácido de decapado que se
aplica manualmente o mediante instrumentos de aplicación mecánica a
la superficie que va a tratarse y que se caracteriza en ella porque
el ácido se mantiene en una cantidad limitada en la posición de
trabajo mediante una célula de un material que soporta el efecto
corrosivo del ácido; esta célula es del mismo volumen que el ácido
usado, en otras palabras llenándola completamente con ácido o
reduciendo su volumen al volumen del ácido en el perímetro de la
célula que se proyecta sobre la superficie que va a tratarse; y
este ácido se activa mediante la acción de un dispositivo que activa
la acción de decapado del ácido a título propio.
Preferiblemente, en el borde de la célula
mencionada anteriormente cerca de la superficie que va a tratarse,
se proporciona un sellado periférico para el borde contra la
superficie que va a tratarse mencionada anteriormente.
El dispositivo de activación mencionado
anteriormente consiste en un generador de corriente eléctrica, un
polo del cual está conectado al material de la superficie que va a
tratarse mientras que el otro polo está conectado a un electrodo de
un material que conduce la electricidad, situado dentro de la célula
y que no está en contacto directo con la superficie que va a
tratarse excepto solamente a través de su ácido de decapado; esta
corriente eléctrica genera en la célula la acción electrolítica
entre la superficie y el electrodo mencionados anteriormente.
El dispositivo de activación mencionado
anteriormente consiste en un generador de ultrasonidos aplicado a
un sonotrodo metálico, un extremo del cual está situado dentro de la
célula mencionada anteriormente; la acción de los ultrasonidos
activa vigorosamente la acción de decapado del ácido.
El electrodo también actúa como un sonotrodo, o
viceversa; la acción de decapado dentro de la célula también está
sometida a ambas acciones electrolítica y ultrasónica.
El electrodo y/o sonotrodo está/n fabricados
móviles dentro de la célula con el fin de adaptar el volumen al
volumen de ácido que contiene la célula.
El electrodo está equipado con una indentación
con dientes con el fin de aumentar la superficie del electrodo que
entra en contacto con el ácido de decapado, sobre la superficie
vista dentro de la célula electrolítica mencionada
anteriormente.
El electrodo está equipado con una placa añadida
que mejora la conductividad en combinación con el ácido de decapado
en la superficie vista dentro de la célula electrolítica mencionada
anteriormente.
El electrodo está equipado con una indentación
con dientes sobre una placa añadida que mejora la conductividad en
combinación con el ácido de decapado con el fin de aumentar la
superficie del electrodo que entra en contacto con el ácido de
decapado, en la superficie vista dentro de la célula
electrolítica.
El sellado en el borde de la célula en contacto
con la superficie que va a tratarse, que consiste en un anillo con
una sección transversal circular que está alojado en un asiento con
forma de anillo alrededor del borde.
El sellado alrededor del borde de la célula en
contacto con la superficie que va a tratarse que consiste en un
anillo con al menos un reborde que da a la superficie y está alojado
en el asiento con forma de anillo alrededor del borde.
El sellado alrededor del borde de la célula que
entra en contacto con la superficie que va a tratarse y que
consiste en una ventosa con forma de anillo que da a la superficie
que va a tratarse que está conectada por medio de conductos y
tuberías a un sistema de aspiración a vacío.
En el electrodo y/o sonotrodo mencionados
anteriormente, hay al menos una válvula de diafragma para la
liberación de los humos generados durante el decapado; al mismo
tiempo la célula también tiene orificios para permitir que se
escapen los humos.
Cerca de la célula, un dispositivo para aspirar
los humos que abandonan la célula.
Una serie de orificios de ventilación conectados
al sistema para aspirar y depurar los humos contaminantes
aspirados.
Una campana extractora, con un borde inferior
cerca del borde de la célula, conectada al sistema para aspirar y
depurar los humos contaminantes aspirados.
Un sellado de anillo con un par de rebordes,
estando la cavidad entre ellos conectada al sistema para aspirar y
depurar los humos contaminantes aspira-
dos.
dos.
Un separador entre el ácido de decapado y el
sistema de aspiración y depuración mencionado anteriormente; el
líquido aspirado o parte gelatinosa en el caso de un gel se separa
de los humos en el separador mencionado anteriormente antes de que
se depuren los humos.
Una célula con forma de anillo con anillos de
sellado que son iguales que el diámetro externo/interno y que están
cerca del diámetro interno/externo de la superficie de la
tubería/barra redonda que va a tratarse; una línea de
abastecimiento y retorno para el ácido de decapado que va a
suministrarse a la célula, junto con un cable eléctrico conectado
al electrodo.
La célula mencionada anteriormente equipada con
dos series de orificios de abastecimiento y retorno dispuestos
radialmente para el ácido de decapado; estos orificios se disponen
radialmente y/o en ángulos entre sí.
Esta invención proporciona las siguientes
ventajas: la máquina de limpieza es mucho más eficaz que las
máquinas de la técnica anterior; se limpia una zona limitada de la
superficie que va a tratarse que da al volumen de la célula; la
energía requerida para activar el decapado con ácido es mucho menor
que la que se requiere para operaciones manuales o para la limpieza
electrolítica llevada a cabo en tanques de inmersión; el alcance de
la máquina de limpieza no está limitado por la sustitución de tampón
o por otras tareas manuales tales como la distribución y el lavado
del gel de decapado; también pueden usarse ultrasonidos con el ácido
de decapado en la célula para limpiar superficies que no son
conductoras de electricidad; el uso combinado de potencia de
limpieza electrolítica y potencia de limpieza por ultrasonidos
mecánica permite que se aumente enormemente la capacidad de
limpieza y permite así que se reduzcan enormemente los costes de
limpieza.
Se muestran algunas realizaciones puramente
ilustrativas de puesta en práctica de la invención como meros
ejemplos en los dibujos adjuntos: la figura 1 es un dibujo en
sección de una célula de limpieza electrolítica según la invención;
la figura 2 es un dibujo en sección de una célula de limpieza por
ultrasonidos mecánica, que está equipada con una campana extractora
para aspirar los humos y el ácido de decapado en exceso; la figura
3 es un dibujo en sección de una célula de limpieza electrolítica,
que está equipada con una ventosa con forma de anillo que está
fijada a la superficie que va a tratarse y con una campana
extractora para aspirar los humos; la figura 4 es un dibujo en
sección de una célula de limpieza electrolítica y por ultrasonidos
combinada que está equipada con un sellado de un solo reborde y una
campana extractora para aspirar los humos y el electrolito en
exceso; la figura 5 es un dibujo del separador que separa los humos
del electrolito que se aspira aguas abajo de una célula de
limpieza.
Se muestra lo siguiente: 1, la figura 1 es la
célula de un material resistente al calor dieléctrico, rígido,
preferiblemente de plástico altamente resistente, dentro de la cual
está situado un electrodo 2 metálico con anillos 3 de sellado
periférico; 4 es una tubería dentro del electrodo de un material que
es resistente al ácido de decapado y que actúa como un electrolito:
el borde inferior de la célula que entra en contacto con la
superficie 5 que va a tratarse está equipado con un anillo 6 de
sellado que va a definirse, un volumen 7 dentro del cual tiene
lugar la limpieza; 8 es una placa de metal con conductividad
eléctrica superior, equipado con dientes 9 que penetran en el
electrolito en la zona 7 con el fin de aumentar la superficie que
está en contacto con el electrodo y el electrolito. La figura 2 es
un sonotrodo al que se aplica una campana 12 extractora, cuyo borde
20 inferior está próximo a la superficie 5 que va a tratarse: se
aspiran los humos y el ácido de decapado en exceso que escapan del
sellado 6 mediante el aire succionado en la cavidad 21, el aire está
conectado al sistema de aspiración mediante el conducto 22.
También se muestra lo siguiente: 25, la figura 3
muestra un célula con una ventosa 26 con forma de anillo en su
borde inferior; 27 muestra conductos dentro de la célula que
producen vacío por medio de un sistema de vacío que no está
ilustrado y al que están conectados los conductos mediante las
tuberías 28; 29 es el electrodo situado en la célula que está
equipada con válvulas 30 de diafragma para permitir que los humos
pasen a su través y el ácido de decapado quede retenido en el
volumen 7 mencionado anteriormente; 31 muestra orificios de
ventilación en el cuerpo de la célula 25; 33. La figura 4 es un
sonotrodo que también funciona como un electrodo, equipado cerca de
la superficie interna del volumen 7 de la célula 1 con una placa 42
de metal con conductividad eléctrica superior; 43 es un reborde
inferior con forma de anillo para el sellado de la célula 1 para
delimitar el
volumen 7.
volumen 7.
La figura 5 es la tubería de abastecimiento del
ácido de decapado y, cuando existe, el electrodo que actúa como un
electrolito; 55 es la bomba de ácido de decapado; 56 es una célula
de limpieza del tipo observado anteriormente con un sistema para
aspirar el ácido en exceso; A son los trayectos del aire de retorno
para transportar el ácido G hasta el conducto 57 conectado al
separador 58, que está equipado con diafragmas 60 con orificios 61
escalonados; F es el aire y los humos que el ventilador 62 separa y
empuja hacia un filtro de depuración adicional.
La máquina de limpieza localizada se presenta
tal como sigue. Se llena la célula de alguna manera con el ácido de
decapado, que también es un excelente electrolito por sus
propiedades químicas, también por medio de un cepillo si el ácido
está en forma de gel, entonces se pone la célula en contacto con la
superficie 5 que va a tratarse y se inicia la limpieza. Si sólo hay
un electrodo 2, como en la figura 1, se hace pasar una corriente
continua o alterna a través del ácido. Como con la técnica anterior,
las diferentes corrientes aplicadas generan un alto nivel de
energía si se aplica el ánodo (+) a la superficie 5 y se aplica al
cátodo (-) al electrodo, y viceversa, se obtiene mucho menos
energía y esto tiende a pulir la superficie 5 que va a tratarse;
finalmente con corriente alterna el efecto recae entre los dos
mencionados anteriormente. Si sólo hay un sonotrodo, se perturba
mecánicamente el ácido por la agitación producida por los
ultrasonidos y el decapado resultante es muy superior que la mera
deposición del gel obtenida por la técnica anterior. Finalmente,
tras limpiar el punto, el operario mueve la célula y repite las
operaciones mencionadas anteriormente.
La célula individual mencionada anteriormente no
puede usarse con ácido de decapado líquido de modo que el ácido
debe suministrarse mediante una bomba 55, que puede hacerse
funcionar de manera intermitente o continua, desde el separador 58
o desde un tanque de almacenamiento, si puede perderse la pequeña
cantidad requerida. Además, es muy útil mantener este suministro a
niveles elevados y recoger el ácido de decapado en exceso, también
en forma de gel, junto con los humos generados por la limpieza de la
superficie, por medio de la campana 19 extractora o aspiración en
la cavidad a través de lo rebordes con forma de anillo, es decir,
sustituir el ácido que llega a sobrecalentarse durante las
operaciones y emitir los humos contaminantes y llevarse con ellos
la suciedad eliminada de la superficie. Si el ácido no se recircula
o no puede recircularse por completo, la aspiración de los humos
que han escapado de la célula a través de los orificios de
ventilación situados en el tubo de descarga hueco no es sin embargo
eficaz, también a través de las válvulas de diafragma.
La acción simultánea en la célula de limpieza
electrolítica y por ultrasonidos aumenta enormemente la eficacia de
la limpieza. Tal como muestran todas las figuras de formas de
construcción, excepto aquellas que muestran los diámetros internos
o externos de las tuberías o barras redondas, pueden combinarse los
dos efectos de limpieza electrolítica y por ultrasonidos porque se
aplican al ácido de decapado contenido en el volumen 7 de la célula
por el mismo órgano con la doble función de electrodo y
sonotrodo.
Se potencian ambos tratamientos electrolítico y
por ultrasonidos del ácido mediante la posibilidad de reducir el
volumen 7 de la célula 1, 25 hasta niveles muy bajos, haciendo que
el electrodo 2, 29 el sonotrodo 18, 41 discurra a lo largo de su
cuerpo hasta la superficie 5 que va a tratarse, este movimiento se
hace posible por la presencia del anillo 3 de sellado entre la
célula y el electrodo mencionados anteriormente; otra forma de
aumentar la acción electrolítica es apuntar una placa 8, 42 de metal
con conductividad muy alta o que está polarizada hacia la
superficie que va a tratarse del electrodo que apunta hacia el
volumen 7 de la célula o también o como alternativa equipar el
extremo del electrodo con dientes 9 que aumentan el área de la
superficie que está en contacto con el ácido de decapado.
La ventosa 26 con forma de anillo en el borde de
la célula garantiza la colocación segura y un sellado seguro en la
superficie 5 que va a tratarse: por tanto, la célula debe equiparse
con válvulas 30 de diafragma para permitir que los humos se
escapen, mientras que en el caso de un sellado 6 de anillo o un
sellado 43 de reborde, se escapan normalmente los humos y el ácido
de decapado en exceso. Finalmente, los rebordes 38 o el reborde 43,
66 individual permiten que la célula se mueva incluso durante el
funcionamien-
to.
to.
El cuerpo de las células es de un material
dieléctrico rígido que es resistente al calor y preferiblemente de
plástico altamente resistente, mientras que el material del
electrodo y/o sonotrodo es metal y puede revestirse con una capa
que es resistente a la acción del ácido de decapado en el conducto
y/o revestirse mediante la placa 8, 42 altamente conductora
mencionada anteriormente en la superficie que da al volumen 1, 25 de
la célula.
En la realización práctica, los detalles pueden
ser diferentes de los indicados, pero ser técnicamente equivalentes
y aún caer dentro del alcance de esta invención según se define en
las reivindicaciones.
Por tanto, la célula puede fabricarse de
material no aislante pero tener un revestimiento aislante.
Finalmente, de manera mucho menos económica, el
material de la célula puede no ser resistente a la corrosión debida
al ácido de decapado: la célula tendrá una vida mucho más corta que
las células de un material que es resistente a la corrosión por
ácido; o puede protegerse la célula mediante una capa de un material
que es resistente a la corrosión por ácido, tal como se describió
anteriormente para un material no aislante.
Claims (6)
1. Máquina para la limpieza localizada, que usa
ácido de decapado o una composición/mezcla de elementos químicos
con el efecto de un ácido de decapado, aplicados mediante
instrumentos (54, 55) de alimentación mecánicos a una superficie
(5) que va a tratarse; se mantiene el ácido en una cantidad limitada
en la posición de trabajo mediante una célula (1, 56) de un
material que resiste la acción corrosiva del ácido; se fabrica el
volumen (7) de esta célula (1, 56) para que coincida con el del
ácido usado, es decir, llenándolo completamente con ácido, ácido
que se proyecta sobre la superficie (5) que va a tratarse; la célula
(1, 56) tiene un borde periférico contra la superficie mencionada
anteriormente; el ácido de decapado se activa por un electrodo (2;
29) que activa la acción de decapado del ácido;
caracterizada porque cerca de la célula se proporciona un
dispositivo de recogida abierto para aspirar el aire (A) de retorno
y los humos que abandonan la célula y el exceso de ácido (G) de
decapado que escapan de forma lateral de la célula; el dispositivo
de recogida abierto comprende una campana (19) extractora cuyo
borde (20) inferior rodea el borde de la célula (1, 56) conectado
por un conducto (57) a un separador (58) equipado con diafragmas
(60) con orificios (61) escalonados que se sitúan entre la célula
(1, 56) y un ventilador (62) para aspirar el ácido de decapado y los
humos (G) contaminantes; el ácido se separa del aire y los humos
(F) en el
separador mencionado anteriormente.
separador mencionado anteriormente.
2. Máquina para la limpieza localizada, según
la reivindicación anterior, caracterizada porque el electrodo
(2; 29) tiene indentaciones con dientes (9) con el fin de aumentar
la superficie del dispositivo de activación que entra en contacto
con el ácido de decapado, sobre la superficie (5) vista dentro de
la célula mencionada anteriormente.
3. Máquina para la limpieza localizada, según
la reivindicación 2, caracterizada porque las indentaciones
con dientes (9) se sitúan en una placa (8) añadida que mejora
también la conductividad.
4. Máquina para la limpieza localizada, según
una de las reivindicaciones anteriores 1 ó 2, caracterizada
porque hay al menos una válvula (30) de diafragma para la
liberación de los humos generados durante el decapado; al mismo
tiempo la célula (25) tiene también orificios que permiten que se
escapen los humos.
5. Máquina para la limpieza localizada, según
una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque
un sellado en el borde de la célula está en contacto con la
superficie (5) que va a tratarse y que consiste en un anillo con una
sección (6) transversal circular que está alojada en un asiento con
forma de anillo alrededor del borde.
6. Máquina para la limpieza localizada, según
la reivindicación 1 anterior, caracterizada porque el aire y
los humos (F), generados durante la acción de decapado, se tratan
adicionalmente en un filtro de
depuración.
depuración.
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