ES2552956T3 - Aparato y método de colada centrífuga - Google Patents

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ES2552956T3 ES12806671.9T ES12806671T ES2552956T3 ES 2552956 T3 ES2552956 T3 ES 2552956T3 ES 12806671 T ES12806671 T ES 12806671T ES 2552956 T3 ES2552956 T3 ES 2552956T3
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Abstract

Aparato de colada centrífuga, que comprende: - un semi-molde inferior (10) montado sobre un soporte (12) provisto de medios de accionamiento para la rotación alrededor de un eje central (14) sustancialmente vertical, siendo dicho semi-molde inferior (10) un sólido de revolución que tiene una primera cavidad central (36), - un semi-molde superior (16) orientado hacia el semi-molde inferior (10), siendo dicho semi-molde superior (16) un sólido de revolución que tiene una segunda cavidad central (56), y - un medio para provocar el movimiento axial de dichos semi-moldes (10, 16) acercándolos y/o alejándolos entre sí, estando caracterizado dicho aparato porque dicho semi-molde inferior (10) tiene al menos un pasaje (46) que pone dicha primera cavidad central (36) en comunicación con el exterior a través de una abertura de salida a través de la cual no pasa dicho eje central (14), y porque dicho semi-molde superior (16) tiene al menos un pasaje (66) que pone dicha segunda cavidad central (56) en comunicación con el exterior a través de una abertura de salida a través de la cual no pasa dicho eje central (14).

Description

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DESCRIPCION
Aparato y metodo de colada centrifuga
La presente invencion se refiere a la produccion por colada centrifuga, conocida tambien como colada rotativa, de una caja de corto-circuitos de un rotor de un motor electrico, particularmente para un motor electrico rotatorio para compresores hermeticos de refrigeradores y similares.
Como se sabe, una caja de este tipo esta fabricada de material electricamente conductor, particularmente aluminio, y esta formada por una parte anular superior y una parte anular inferior, que estan conectadas por una pluralidad de barras separadas circunferencialmente. Tipicamente, una caja de este tipo se fabrica colando aluminio fundido en un molde rotatorio en el cual se ha colocado por adelantado un paquete de laminados magneticos. El aluminio llena los huecos entre las paredes del molde y el paquete de laminados, y tambien llena los pasajes creados dentro del paquete, formando por ello las partes anulares y las barras mencionadas anteriormente, respectivamente. De esta manera, las barras permanecen embebidas en el paquete, al que posteriormente se sujeta el arbol del rotor.
Mas particularmente, la presente invencion se refiere a un aparato que tiene las caracteristicas indicadas en el preambulo de la reivindicacion 1 a continuacion.
En el documento WO 03/097274 se describe un aparato conocido de esta clase.
Las cajas producidas con este aparato pueden tener falta de uniformidad e irregularidades en su forma, conduciendo a variaciones indeseables en el par de torsion inicial, un rendimiento mas pobre y un aumento de la vibracion durante el funcionamiento.
Esta falta de uniformidad se debe a los gases que, cuando se capturan durante la colada, no pueden purgarse hacia el exterior y, por lo tanto, permanecen atrapados en la colada.
Por lo tanto, el objeto de la presente invencion es superar los inconvenientes del metodo usado actualmente, haciendo posible de este modo obtener coladas uniformes de forma regular.
De acuerdo con la invencion, este objeto se consigue mediante un aparato que tiene las caracteristicas indicadas en la reivindicacion 1 a continuacion. Caracteristicas preferidas del aparato de acuerdo con la invencion se indican en las reivindicaciones dependientes numeradas 2 a 8 a continuacion. En particular, los dos semi-moldes tienen canales con una forma e inclinacion tales que los gases se extraen de la colada fundida y se expulsan cuando los moldes se hacen girar.
Las piezas producidas mediante el aparato de acuerdo con la presente invencion, particularmente cajas de corto- circuitos, estan sustancialmente libres de sopladuras y, por lo tanto, tienen un excelente grado de llenado y compacidad asi como dimensiones y peso practicamente constantes, mientras que las variaciones entre cajas son practicamente insignificantes.
Por consiguiente, objetos adicionales de la presente invencion son un metodo para producir cajas de corto-circuitos y las cajas producidas de esta manera, como se describe respectivamente en las reivindicaciones 9 y 10 a continuacion.
La constancia de los parametros dimensionales de las cajas provoca la formacion de un hueco mas regular entre el rotor y el estator, mejorando de esta manera el rendimiento de arranque del motor electrico en cuestion. Adicionalmente, el perfil de los anillos de corto-circuito es tal que el tamano del hueco puede comprobarse con precision, evitando de esta manera que cualquier extremo de los cables que sobresalga fuera de los bobinados del estator quede enganchado durante la operacion de comprobacion y se ponga en contacto con el rotor, conectandolo de esta manera a tierra.
Otras ventajas y caracteristicas de la presente invencion quedaran claras a partir de la siguiente descripcion detallada, que se da a modo de ejemplo no limitante con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 es una vista esquematica, en alzado y en seccion transversal, de un aparato de acuerdo con la invencion,
la figura 2 es una vista en perspectiva desde arriba de un semi-molde inferior que forma parte del aparato de la figura 1,
la figura 3 es una vista en perspectiva desde abajo del semi-molde inferior de la figura 2,
la figura 4 es una vista en perspectiva despiezada del semi-molde inferior de las figuras 2 y 3,
la figura 5 es una vista en perspectiva desde arriba de un semi-molde superior que forma parte del aparato de la
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figura 1,
la figura 6 es una vista en perspectiva despiezada del semi-molde superior de la figura 5, y
la figura 7 es una vista en perspectiva de una caja de corto-circuitos de un rotor de un motor electrico montada alrededor de un paquete de laminados, usando el aparato de las figuras precedentes.
Un aparato para llevar a cabo procedimientos de colada centrifuga comprende (figura 1) un semi-molde inferior 10 montado sobre un soporte 12 que esta provisto de medios de accionamiento para la rotacion alrededor de un eje central 14 sustancialmente vertical, un semi-molde superior 16 orientado hacia el semi-molde inferior 10, y un medio para provocar el movimiento axial de los semi-moldes 10, 16 entre una configuracion de molde abierto y una configuracion de molde cerrado.
La estructura general mencionada anteriormente del aparato corresponde a la descrita en el documento WO 03/097274, que puede consultarse para informacion sobre elementos particulares que no se describen en detalle en el presente documento porque no son pertinentes para los fines de la presente invencion.
En principio, el soporte 12 del semi-molde inferior 10 esta montado rotatoriamente por medio de cojinetes 18 sobre un marco fijo 20 y los medios de accionamiento rotacional incluyen una polea 22 integral con el extremo inferior del soporte 12. El soporte 12 tambien tiene columnas 24 separadas a intervalos circunferenciales iguales que actuan como guias para el movimiento axial del semi-molde inferior 10. Unas varillas 26 separadas a intervalos circunferenciales iguales tambien sobresalen del soporte 12 y se alternan con las columnas 24, estando unos muelles helicoidales 28 montados alrededor de estas varillas e impulsando el semi-molde inferior 10 lejos del soporte.
El aparato comprende ademas una barra central 30 situada a lo largo del eje central 14 y que pasa a traves de cavidades centrales del soporte 12 y de los semi-moldes 10, 16. La barra 30 esta provista de una brida 32 para soportar un paquete 34 de laminados de rotor de un motor electrico, y esta provista de medios de accionamiento (no mostrados) que provocan que se traslade a lo largo del eje 14.
Los extremos superiores de las columnas 24 tambien estan asociados con medios para sujetar el semi-molde superior 16 que, de esta manera, puede asociarse con las partes restantes del aparato.
El semi-molde inferior 10 (figuras 2 - 4) es un solido de revolucion que tiene una primera cavidad central 36 que se extiende a lo largo del eje central 14 por toda la altura del semi-molde 10. Tiene una seccion transversal, en un plano que pasa a traves del eje 14, sustancialmente con forma de cuadrilatero, y tiene, sobre su cara superior 38, un surco circunferencial 40 y una primera proyeccion circunferencial 42 que esta situada radialmente fuera del surco 40. Tiene tambien una segunda proyeccion circunferencial 44 sobre el borde radialmente externo de su cara inferior.
El semi-molde inferior 10 tiene una pluralidad de pasajes 46 separados entre si circunferencialmente, que ponen la primera cavidad central 36 en comunicacion con el exterior a traves de aberturas de salida 48 a traves de las cuales no pasa el eje central 14. Cada pasaje 46 esta formado por una primera ramificacion 50 sustancialmente vertical que se extiende desde el fondo del surco 40, y una segunda ramificacion inclinada 52 que se abre radialmente fuera de la primera proyeccion 42 en la cara superior 38. Las ramificaciones primera y segunda 50, 52 se comunican entre si a traves de una camara 54 que se extiende sobre la cara inferior del semi-molde 10, radialmente dentro de la segunda proyeccion circunferencial 44.
La primera ramificacion 50 tiene una seccion transversal constante cuyo diametro esta en el intervalo de 0,5 a 2 mm.
El semi-molde superior 16 (figuras 5 - 6) tambien es un solido de revolucion, que tiene una segunda cavidad central 56 que se extiende a lo largo del eje central 14 sobre toda la altura del semi-molde 16. Comprende una porcion tubular superior 58 y una porcion inferior 60 que tiene, en un plano que pasa a traves del eje central, una seccion transversal en forma de una L invertida formada por una parte sustancialmente horizontal 62 y una parte sustancialmente vertical 64 radialmente externa.
El semi-molde superior 16 tiene una pluralidad de pasajes 66 separados entre si circunferencialmente, que ponen la segunda cavidad central 56 en comunicacion con el exterior a traves de aberturas de salida a traves de las cuales no pasa el eje central 14. Cada pasaje 66 esta formado, sucesivamente, por una primera ramificacion 68 sustancialmente vertical que se extiende desde la segunda cavidad 56, una segunda ramificacion radial 70 y una tercera ramificacion 72 que esta inclinada respecto a la vertical y que alcanza la cara inferior de la porcion inferior del semi-molde 16. Las ramificaciones primera y segunda 68, 70 estan formadas en la parte 62 sustancialmente horizontal, mientras que la tercera ramificacion 72 esta realizada en forma de surco en la superficie lateral externa de la parte 64 sustancialmente vertical y tiene un angulo de inclinacion en el intervalo de 25° a 50° respecto a la vertical.
El aparato descrito anteriormente puede usarse para producir una caja de corto-circuitos para un rotor de un motor
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electrico por colada centrffuga.
El proceso de colada centrffuga incluye (figura 1) una etapa preparatoria en la que el semi-molde superior 16 se retira del aparato y se coloca un paquete de laminados 34 alrededor del externo superior de la barra 30, apoyado sobre la brida 32 que sobresale radialmente desde este extremo. De una manera conocida, en el paquete 34 se forman canales separados circunferencialmente (no visibles en los dibujos), conectando estos canales las superficies superior e inferior del paquete y estando inclinados tipicamente respecto a la vertical.
De una manera similar a la descrita en el documento WO 03/097274, que puede consultarse para una descripcion general del funcionamiento, la barra 30 se baja despues de tal manera que la brida 32 se apoya sobre el semi-molde inferior 10 y despues lo empuja hacia abajo, comprimiendo de esta manera los muelles 28. De esta manera, el semi- molde superior 16 puede situarse por encima del paquete 34 de laminados y fijarse a las columnas de guia 24 (esta es la configuracion de molde abierto). La barra 30 se sube despues como para juntar los dos semi-moldes 10, 16, dejando huecos entre sus paredes y el paquete 34 (esta es la configuracion de molde cerrado).
Despues se realiza la verdadera etapa de moldeo. En esta etapa, metal fundido, particularmente aluminio, se cuela desde arriba adentro de la segunda cavidad 56, desde la que fluye a lo largo de los canales formados a traves del paquete 34 y los huecos entre este ultimo y las paredes de los semi-moldes 10, 16, y despues se solidifica como resultado de la rotacion del aparato. Durante la rotacion, cualquiera de los gases formados en el metal fundido se descargan al exterior a traves de los pasajes 46, 66 formados en los dos semi-moldes 10, 16 respectivamente, que actuan como purgas de tal manera que la caja colada esta libre de cualquier imperfeccion debido a la incorporacion de gas y tiene un peso y dimensiones que son sustancialmente constantes y que satisfacen los estandares deseados. Por otro lado, el metal fundido no puede penetrar en los pasajes de purga 46, 66 debido a sus dimensiones y posicionamiento.
La caja de aluminio moldeada 74, que se ha fijado al paquete 34 de laminados (vease la figura 7), puede retirarse del aparato llevando a cabo las operaciones opuestas a las descritas anteriormente, en el orden inverso. En particular, la caja 74 esta formada por una parte anular superior 76 y una parte anular inferior 74 conectadas por una pluralidad de barras separadas circunferencialmente (no visibles en la figura 7). Debido a la forma de los semi- moldes 10, 16, las partes anulares superior e inferior 76, 78 tienen una forma sustancialmente tronco-conica con superficies externas inclinadas.
Claramente, con la condicion de que se mantenga el principio de la invencion, los detalles de construccion y las realizaciones pueden variarse ampliamente respecto a lo que se ha descrito meramente a modo de ejemplo, sin salir del alcance de la invencion. En particular, el aparato de acuerdo con la invencion puede usarse para producir piezas coladas distintas de las cajas de corto-circuitos.

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    REIVINDICACIONES
    1. - Aparato de colada centrifuga, que comprende:
    - un semi-molde inferior (10) montado sobre un soporte (12) provisto de medios de accionamiento para la rotacion alrededor de un eje central (14) sustancialmente vertical, siendo dicho semi-molde inferior (10) un solido de revolucion que tiene una primera cavidad central (36),
    - un semi-molde superior (16) orientado hacia el semi-molde inferior (10), siendo dicho semi-molde superior (16) un solido de revolucion que tiene una segunda cavidad central (56), y
    - un medio para provocar el movimiento axial de dichos semi-moldes (10, 16) acercandolos y/o alejandolos entre si,
    estando caracterizado dicho aparato porque dicho semi-molde inferior (10) tiene al menos un pasaje (46) que pone dicha primera cavidad central (36) en comunicacion con el exterior a traves de una abertura de salida a traves de la cual no pasa dicho eje central (14), y porque dicho semi-molde superior (16) tiene al menos un pasaje (66) que pone dicha segunda cavidad central (56) en comunicacion con el exterior a traves de una abertura de salida a traves de la cual no pasa dicho eje central (14).
  2. 2. - Aparato de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que dicho semi-molde inferior (10) y/o dicho semi-molde superior (16) tienen una pluralidad de dichos pasajes (46, 66) que estan separados circunferencialmente entre si.
  3. 3. - Aparato de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, en el que dichos pasajes (46, 66) tienen al menos una porcion que se extiende en una direccion radial.
  4. 4. - Aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho semi-molde inferior (10) tiene, en un plano que pasa a traves de dicho eje central (14), una seccion transversal sustancialmente en forma de un cuadrilatero y tiene, en su cara superior (38), un surco circunferencial (40) y una primera proyeccion circunferencial (42) que esta radialmente fuera de dicho surco (40) y, en el borde radialmente externo de su cara inferior, una segunda proyeccion circunferencial (44), y dicho al menos un pasaje (46) del semi-molde inferior (10) esta formado por una primera ramificacion (50) sustancialmente vertical que se extiende desde el fondo del surco (40), y por una segunda ramificacion inclinada (52) que se abre radialmente fuera de dicha primera proyeccion (42), comunicandose las ramificaciones primera y segunda (50, 52) entre si a traves de una camara (54) que se extiende sobre la cara inferior del semi-molde inferior (10), radialmente dentro de la segunda proyeccion circunferencial (44).
  5. 5. - Aparato de acuerdo con la reivindicacion 4, en el que dicha primera ramificacion (50) tiene una seccion transversal cuyo diametro esta en el intervalo de 0,5 a 2 mm.
  6. 6. - Aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho semi-molde superior (16) comprende una porcion tubular superior (58) y una porcion inferior (60) que tiene, en un plano que pasa a traves de dicho eje central (14), una seccion transversal en forma de L invertida formada por una parte sustancialmente horizontal (62) y por una parte sustancialmente vertical (64) radialmente exterior, y dicho al menos un pasaje (66) del semi-molde superior (16) esta formado, sucesivamente, por una primera ramificacion (68) sustancialmente vertical que se extiende desde dicha segunda cavidad (56), una segunda ramificacion radial (70) y una tercera ramificacion (72) inclinada con respecto a la vertical.
  7. 7. - Aparato de acuerdo con la reivindicacion 6, en el que dicha tercera ramificacion (72) esta inclinada a un angulo en el intervalo de 25° a 50° respecto a la vertical y/o esta hecha en forma de surco en la superficie lateral externa de dicha parte (64) sustancialmente vertical.
  8. 8. - Aparato de acuerdo con la reivindicacion 6 o 7, en el que dicha primera y dicha segunda ramificaciones (68, 70) estan formadas en dicha parte (62) sustancialmente horizontal.
  9. 9. - Metodo para la colada centrifuga de una caja de corto-circuitos (74) formada a partir de una parte anular superior (76) y una parte anular inferior (78) conectadas por una pluralidad de barras separadas circunferencialmente, por medio de un aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que un paquete (34) de laminados magneticos apilados se coloca entre los semi-moldes superior e inferior (10, 16) y se cuela metal fundido, en particular aluminio, adentro de huecos entre las paredes de los semi-moldes (10, 16) y el paquete (34) y adentro de canales que pasan a traves del paquete (34), formando de esta manera dichas partes anulares (78, 76) y dichas barras de la caja (74) respectivamente, siendo los gases formados durante la colada expulsados hacia el exterior a traves de pasajes de purga (46, 66) formados en dichos semi-moldes (10, 16).
  10. 10. - Caja de corto-circuitos (74) que puede estar hecha mediante un metodo de acuerdo con la reivindicacion 9 y formada por una parte anular superior (76) y una parte anular inferior (78) conectadas por una pluralidad de barras separadas circunferencialmente, teniendo dichas partes anulares superior e inferior (76, 78) una forma sustancialmente tronco-conica con una superficie externa inclinada.
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