ES2973086T3 - Aparato de disparo de núcleos y método para controlar el aparato de disparo de núcleos - Google Patents

Abstract

Una máquina disparadora de núcleos (1) para producir núcleos mediante un proceso de disparar una mezcla de arena para núcleos (21) en al menos una cavidad (19) en una caja de núcleos (18) que está asociada con la máquina disparadora de núcleos (1). La máquina de disparo de núcleos (1) comprende una fuente de aire comprimido (10) a una presión inicial ajustable de la máquina (P0), siendo la presión inicial ajustable de la máquina (P0), una condición de proceso ajustable del proceso, y un cabezal de disparo. (13) acoplado fluidamente a la fuente de aire comprimido (10) por al menos un conducto (12) que incluye una válvula de disparo (11) controlada electrónicamente, estando configurado el cabezal de disparo (13) para contener una cantidad de la mezcla de arena del núcleo. (21), dando como resultado un grado de llenado del cabezal de disparo (13), siendo el grado de llenado una condición de proceso ajustable del proceso, un dispositivo informático (50,60) asociado con la máquina disparadora de núcleos (1), el dispositivo informático (50,60) estando configurado para realizar una simulación del proceso, la simulación usando un modelo del proceso, estando informado el dispositivo informático (50,60) de varias condiciones del proceso, incluyendo las condiciones de proceso ajustables, el dispositivo informático (50 , 60) estando configurado para realizar una simulación del proceso para determinar una configuración mejorada u óptima para una o más condiciones de proceso ajustables en base al resultado de una simulación realizada. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Aparato de disparo de núcleos y método para controlar el aparato de disparo de núcleos

Campo técnico

La descripción se refiere a un proceso que implica el flujo de materiales granulares, donde la expansión del aire comprimido es la fuerza impulsora para llenar una cavidad con materiales granulares, por ejemplo, para preparar un núcleo que se va a usar en un molde que se usa para fundir metal como un núcleo de arena. La descripción también se refiere a un método implementado por ordenador para controlar una máquina para la producción de cuerpos moldeados que consisten en materiales granulares, tales como, por ejemplo, núcleos de arena.

Antecedentes

Los núcleos de arena se utilizan ampliamente en una variedad de procesos de fundición para la producción de piezas fundidas de metal utilizando diversos tipos de aleaciones metálicas para una amplia gama de aplicaciones. Los núcleos de arena representan estructuras huecas internas de piezas fundidas. Los requisitos básicos de los núcleos de arena se relacionan con la resistencia mecánica, la precisión dimensional y la estabilidad química. Los núcleos de arena constan de una arena básica (material granular) y un sistema aglutinante. Antes del proceso de producción principal, se mezclan arena, componentes aglutinantes y opcionalmente aditivos entre sí mediante un equipo especial. Para el proceso de producción principal se utilizan máquinas de disparo de núcleos.

La producción de núcleos de arena mediante el uso de las denominadas máquinas de disparo de núcleos se utiliza ampliamente en la práctica industrial. El disparo de núcleos es un proceso muy complejo que se caracteriza por un flujo acoplado de aire y arena. En la práctica, el proceso se controla mediante prueba y error hasta que el proceso funciona para una caja de núcleos particular vinculada a la máquina. El proceso en la práctica tiene una serie de incertidumbres que conducen a una calidad variable del núcleo de arena. En las máquinas del estado de la técnica, en realidad no existe ningún control dinámico de la máquina disponible que pueda reajustar la presión del proceso y otras condiciones del proceso de acuerdo con condiciones variables del proceso.

En la técnica existe una deficiencia básica en la medición de variables de estado importantes que determinan la secuencia del proceso transitorio. En realidad, no existen posibilidades de medición para determinar por separado para el aire y la arena el flujo másico transitorio, las velocidades en posiciones locales dentro de las posiciones relevantes de la máquina y también dentro de la caja de núcleos.

El documento DE 40 20 933 A1 describe una máquina del estado de la técnica en la que el cabezal de disparo que contiene la arena se somete a presión desde una fuente de aire comprimido regulada a través de una válvula. La válvula está controlada por un regulador asistido por ordenador que utiliza valores de presión reales de un manómetro que se comparan con un valor nominal preprogramado. El ordenador de esta máquina solo está configurado para la simple tarea de corregir la presión de disparo si es necesario regulando la válvula.

La disponibilidad de la información que falta permitiría una mejora drástica de la producción básica fiable en la práctica industrial. La determinación de las condiciones transitorias del proceso en tiempo real (el tiempo de cálculo es más corto que el tiempo del ciclo) permitiría el ajuste de las condiciones del proceso entre un ciclo de producción y el siguiente. Esto permitiría un control del proceso dinámico y en tiempo real.

Resumen

Un objetivo es proporcionar una máquina de disparo de núcleos que supere o al menos reduzca los problemas mencionados anteriormente.

Los objetivos anteriores y otros se logran mediante las características de las reivindicaciones independientes. Formas de implementación adicionales son evidentes a partir de las reivindicaciones dependientes, la descripción y las figuras.

Según un primer aspecto, se proporciona una máquina de disparo de núcleos para producir núcleos mediante un proceso de disparo de una mezcla de arena para núcleos en al menos una cavidad en una caja de núcleos que está asociada con la máquina de disparo de núcleos según la reivindicación independiente 1.

Al proporcionar a la máquina de disparo de núcleos un dispositivo informático configurado para simular el proceso de disparo de núcleos se hace posible proporcionar una recomendación para cualquiera de las configuraciones/condiciones de proceso ajustables de la máquina de disparo de núcleos. Esto permite ajustar la máquina de disparo de núcleos a las condiciones cambiantes antes de que la calidad de los núcleos producidos se deteriore hasta un nivel inaceptable. Por consiguiente, la calidad de los núcleos producidos se puede mantener en un nivel alto y estable y es seguro el tiempo que, de otro modo, se utilizaría para el ajuste empírico (ensayo y error) de las condiciones de configuración/proceso ajustables.

En una posible forma de implementación del primer aspecto, el dispositivo informático está configurado para realizar una simulación para cada ciclo de proceso o para cada número dado de ciclos de proceso.

En una posible forma de implementación del primer aspecto, el dispositivo informático está configurado para realizar una simulación en menos tiempo que un ciclo de proceso y preferiblemente durante cada ciclo de proceso.

En una posible forma de implementación del primer aspecto, el modelo es un modelo físico-matemático del proceso, preferiblemente un modelo físico-matemático simplificado del proceso.

En una posible forma de implementación del primer aspecto, el modelo es una representación 1-D simplificada del proceso configurado, considerando preferiblemente la dirección del flujo local principal.

En una posible forma de implementación del primer aspecto, se informa al dispositivo informático y el modelo tiene en cuenta una o más de las siguientes condiciones del proceso:

- duración del tiempo de apertura de la válvula de disparo controlada electrónicamente,

- características de la válvula de disparo controlada electrónicamente,

- perfil de grado de apertura de la válvula de disparo,

- forma y dimensión del conducto aguas arriba de la válvula de disparo,

- forma y dimensión del conducto aguas abajo de la válvula de disparo,

- forma y dimensión o volumen del cabezal de disparo,

- forma y dimensión o volumen del cilindro de disparo,

- forma, dimensión y número de aperturas,

- características de la fuente de aire a presión, por ejemplo, volumen de un recipiente de aire a presión asociado con la fuente de aire a presión,

- forma, dimensión y número de boquillas de disparo,

- forma, dimensión y número de cavidades,

- número, características y ubicación de las ventilaciones.

- propiedades de la mezcla de núcleos de arena, por ejemplo, granularidad, propiedades reológicas, propiedades aglutinantes.

En una posible forma de implementación del primer aspecto, el dispositivo informático está acoplado a la máquina de disparo de núcleos.

En una posible forma de implementación del primer aspecto, el dispositivo informático forma parte de la máquina de disparo de núcleos.

En una posible forma de implementación del primer aspecto, la máquina de disparo de núcleos comprende un sensor para detectar el grado de llenado, el sensor que está acoplado al dispositivo informático.

En una posible forma de implementación del primer aspecto, el dispositivo informático está configurado para proporcionar una recomendación basada en el resultado de una simulación realizada para la presión P0 de la máquina inicial y/o para el grado H de llenado.

Según un segundo aspecto, se proporciona un método para controlar una máquina de disparo de núcleos para producir núcleos mediante un proceso de disparo de una mezcla de arena para núcleos en al menos una cavidad en una caja de núcleos que está asociada con dicha máquina de disparo de núcleos, dicha máquina de disparo de núcleos que comprende:

una fuente de aire comprimido a una presión P0 de la máquina inicial ajustable,

dicha presión P0 de la máquina inicial ajustable, que es una condición de proceso ajustable del proceso, y un cabezal de disparo acoplado fluidamente a dicha fuente de aire comprimido por al menos un conducto que incluye una válvula de disparo controlada electrónicamente,

dicho cabezal de disparo que está configurado para contener una cantidad de dicha mezcla de arena para núcleos, dando como resultado un grado de llenado del cabezal de disparo

dicho grado de llenado que es una condición de proceso ajustable del proceso,

dicho método que comprende realizar una simulación de dicho proceso en un dispositivo informático, utilizando un modelo de dicho proceso, sobre la base de varias condiciones de proceso, incluyendo dichas condiciones de proceso ajustables y determinar un valor mejorado u óptimo para una o más condiciones de proceso ajustables basándose en el resultado de una simulación realizada y ajustar una o más de dichas condiciones de proceso ajustables de acuerdo con el valor mejorado u óptimo determinado.

En una posible implementación del segundo aspecto el método comprende resolver un sistema de ecuaciones acopladas para determinar el flujo de fluido transitorio de la mezcla del núcleo de arena y aire.

En una posible implementación del segundo aspecto el modelo es un modelo físico-matemático de dicho proceso, preferiblemente, un modelo físico-matemático simplificado de dicho proceso.

En una posible implementación del segundo aspecto, el modelo es una representación 1-D simplificada de dicho proceso, considerando preferiblemente la dirección del flujo local principal.

En una posible implementación del segundo aspecto el método comprende proporcionar una recomendación basada en el resultado de una simulación realizada para dicha presión P0 de la máquina inicial y/o para dicho grado H de llenado.

Según un tercer aspecto, se proporciona un medio legible por ordenador que comprende un código de programa informático para simular un proceso de disparo de núcleos en una máquina de disparo de núcleos según la reivindicación independiente 15.

Estos y otros aspectos serán evidentes a partir del (de los) modo(s) de realización descrito(s) a continuación.

Breve descripción de los dibujos

En la siguiente porción detallada de la presente descripción, los aspectos, modos de realización e implementaciones se explicarán con más detalle con referencia a los modos de realización de ejemplo mostrados en los dibujos, en los que:

La figura 1 ilustra una configuración básica de una máquina típica de disparo de núcleos, que identifica las piezas funcionales utilizadas para el proceso y una caja de núcleos que incluye una cavidad que representa un ejemplo de la forma del núcleo de arena que se va a producir.

La figura 2 ilustra una configuración esquemática de la máquina de disparo de núcleos de la figura 1, que muestra diámetros representativos, volúmenes de piezas de máquina relevantes y válvulas asociadas con la máquina de disparo de núcleos.

La figura 3 es un diagrama de flujo que ilustra un método de control de la máquina de disparo de núcleos de la figura 1.

La figura 4a es un ejemplo de un gráfico que representa la salida de un cálculo, curvas de presión transitorias en diferentes posiciones con un número bajo de boquillas de disparo.

La figura 4b es un ejemplo de un gráfico que representa la salida de un cálculo, las curvas de presión transitoria en diferentes posiciones con un mayor número de boquillas de disparo.

La figura 4c es un ejemplo de un gráfico que representa la salida de un cálculo, el flujo másico de aire transitorio y el flujo másico de arena.

La figura 5a es una representación esquemática de un módulo de control acoplado a la unidad de control de una máquina de disparo de núcleos,

La figura 5b es una representación esquemática de un módulo de control integrado en la unidad de control de una máquina de disparo de núcleos, y

La figura 6 es una representación esquemática de un módulo de control de procesos integrado o acoplado a un software de simulación 3D.

Descripción detallada

En la siguiente descripción detallada, se describen en detalle una máquina de disparo de núcleos y un método para controlar la máquina de disparo de núcleos con referencia a modos de realización de ejemplo.

La figura 1 ilustra un modo de realización de ejemplo de un aparato o máquina 1 de disparo de núcleos, mostrando las principales partes funcionales. En la práctica los detalles pueden variar, pero los principios del proceso normalmente son los mismos para varios tipos de máquinas 1 de disparo de núcleos.

El aparato de disparo de núcleos está provisto de un tanque 10 de presión. El tanque 10 de presión se utiliza para almacenar una cierta cantidad de aire comprimido (se pueden utilizar otros gases) antes de un ciclo de producción. El cuerpo principal de la máquina 1 de disparo de núcleos es el cabezal 13 de disparo, normalmente cerrado en la parte superior, por ejemplo, usando una tapa 13a. El cabezal 13 de disparo también se denomina tolva, cabezal de soplado o cargador. El tanque 10 de presión y el cabezal 13 de disparo están conectados por uno o más tubos 12. Una o más válvulas 11 de disparo controladas electrónicamente controlan el paso del aire a través de los tubos 12. La válvula controlada electrónicamente o las válvulas 11 de disparo se hacen funcionar bajo el control de un dispositivo 60 informático (figura 5) que forma parte de o está asociado con o está acoplado a la máquina 1 de disparo de núcleos. En el modo de realización mostrado un cilindro 15 de disparo se inserta en el cabezal 13 de disparo. En el modo de realización mostrado hay un espacio 14 exterior dentro del cabezal 13 de disparo pero fuera del cilindro 15 de disparo. Aperturas 15a, que son permeables al aire/gas, forman un paso para que el aire fluya hacia el cilindro 15 de disparo. En un modo de realización (no mostrado), la máquina 1 de disparo de núcleos está construida sin un cilindro 15 de disparo. En este modo de realización, hay una cavidad 14 simplificada dentro del cabezal 13 de disparo. En la parte inferior el cabezal 13 de disparo está cerrado por una placa 16 de disparo. En el modo de realización mostrado la porción 23 inferior del cabezal 13 de disparo se ensancha hacia la placa 16 de disparo para proporcionar un área más grande para la interacción con una caja 18 de núcleos. La placa 16 de disparo contiene normalmente orificios por donde pueden salir el aire y la arena de una mezcla de arena para núcleos. La placa 16 de disparo en un modo de realización está conectada directamente a la caja 18 de núcleos. En el presente modo de realización las boquillas 17 de disparo se insertan en los agujeros de la placa 16 de disparo. Las boquillas 17 de disparo también son referidas como tubos de soplado.

Las boquillas 17 de disparo conectan la máquina 1 de disparo de núcleos a la caja 18 de núcleos. Normalmente, se forma un espacio entre la placa de disparo y la caja 18 de núcleos, como se muestra en el modo de realización de la figura 1. La caja 18 de núcleos contiene una o más cavidades 19, que representa(n) la(s) forma(s) del(los) núcleo(s) de arena que se van a producir. La caja 18 de núcleos normalmente consta de dos o más partes, dependiendo de la complejidad del(de los) núcleo(s) de arena.

La caja 18 de núcleos normalmente contiene varios canales 20 que se utilizan para ventilar el aire fuera de la caja 18 de núcleos. Para minimizar el flujo de arena hacia estos canales 20, cuerpos que tienen un área abierta reducida, las llamadas ventilaciones 20a están situadas al final de los canales 20 en la interfaz de la cavidad 19. Hay varios tipos de ventilaciones disponibles que tienen diferentes cantidades de área abierta. La ventilación 20a muestra un diseño típico de un cuerpo metálico con pasajes ranurados. El ancho de la ranura normalmente está en un rango de, por ejemplo, 0.2 mm a 0.6 mm, dependiendo de la granulometría de la arena básica a utilizar.

La producción de núcleos de arena utilizando la máquina 1 de disparo de núcleos es la siguiente:

Una cierta cantidad de mezcla 21 de arena para núcleos preparada se llena en el cabezal 13 de disparo. La altura H de llenado (figura 2) de la mezcla 21 de arena para núcleos depende, entre otros posibles aspectos, del tamaño de la máquina 1 de disparo de núcleos y de la forma, dimensiones y número de las cavidades 19 de núcleo que se van a llenar. El tanque 10 de presión preferiblemente se llena simultáneamente con aire comprimido hasta que se consigue alcanzar una presión P0 de disparo predefinida. Normalmente, la presión de disparo se puede seleccionar en un rango entre 2 extremos, tal como por ejemplo 2 y 8 bar. La presión de disparo a aplicar se determina en la técnica anterior mediante prueba y error de acuerdo con criterios de calidad. Normalmente, valores más altos de presión de disparo conducen a una mejor calidad del núcleo, pero también reducen la vida útil de la caja 18 de núcleos debido al aumento de los efectos de abrasión (desgaste).

El proceso de disparo del núcleo se activa abriendo una o más válvulas 11 de disparo controladas electrónicamente bajo el mando del dispositivo 50 informático. Se utilizan tipos de válvulas especiales como válvulas 11 de disparo, que se abren muy rápido, por ejemplo entre 0.1 y 0.3 segundos. Luego, el aire comprimido se expande fuera del tanque 10 de presión a través de los tubos 12 en el cabezal 13 de disparo. En el área 14 y dentro del cilindro 15 de disparo en el volumen sobre la arena 22, se logra rápidamente un nivel de presión alto P1 (<Pü). En la dirección del gradiente de presión más alto el aire también comienza a fluir a través de la mezcla 21 de arena del núcleo dentro del cilindro 15 de disparo hacia abajo hacia las boquillas 17 de disparo. El carácter granular de la mezcla de arena para núcleos junto con el grado de compactación que varía localmente conduce a una pérdida de presión significativa. Se produce un importante gradiente de presión, particularmente en dirección vertical. Otro efecto correlacionado es un cambio de tiempo significativo para el desarrollo de presión dentro del área llena con la mezcla 21 de arena para núcleos. El aire que fluye interactúa con las partículas granulares de la mezcla de arena para núcleos. Por tanto, el aire que fluye es la fuerza impulsora del flujo de arena. La arena sigue el flujo de aire a través de las boquillas 17 de disparo en las cavidades 19 de la caja de núcleos. Mientras fluye hacia la caja 18 de núcleos la arena está acelerada y tiene cierta energía cinética. Dentro de la cavidad 19 la arena entrante se compacta y se ralentiza. Mientras el aire sale de la caja 18 de núcleos a través de los cuerpos 20a de ventilación, la mezcla de arena para núcleos permanece en un grado de compactación preferiblemente alto dentro de la cavidad 19 de la caja de núcleos.

Si el proceso de disparo se desarrolla según lo planeado, la cavidad 19 se rellena completamente con arena y el núcleo de arena resultante presenta un grado de compactación alto y homogéneo al final del proceso de disparo. Después de cierto tiempo, es decir, cuando la cavidad 19 está completamente llena, la válvula 11 de disparo está cerrada. El cabezal 13 de disparo se ventila abriendo las válvulas del cabezal de disparo (no se muestran) hasta que se alcanza la presión atmosférica dentro del cabezal 13 de disparo. A continuación, el cabezal 13 de disparo se mueve hacia arriba para permitir que la caja 18 de núcleos se retire para curar y expulsar el núcleo de arena que a partir de entonces se vuelve a colocar en la máquina 1 de disparo de núcleos.

La mezcla 21 de arena para núcleos comprende un aglutinante, denominado en conjunto típicamente como un sistema aglutinante. Dependiendo de la química del sistema aglutinante se aplican diferentes tecnologías para curar el núcleo. Durante el curado, el aglutinante entre los granos de arena y la capa superficial de los granos de arena desarrolla una red 3D sólida, lo que da como resultado una cierta resistencia mecánica del núcleo de arena resultante. Después del procedimiento de curado, la caja 18 de núcleos se abre, se mueve fuera de la máquina 1 de disparo de núcleos y se expulsa el núcleo de arena curado. El procedimiento exacto puede variar dependiendo del tipo de máquina y el diseño de la caja de núcleos. Después de la expulsión del núcleo de arena, la caja 18 de núcleos se devuelve a la máquina 1 de disparo de núcleos y se cierra. Luego se repiten las etapas de producción como se describió anteriormente.

La producción de núcleos de arena mediante una máquina 1 de disparo de núcleos es altamente productiva. Dependiendo, por ejemplo, del tamaño del núcleo, del número de núcleos en la cavidad 19 y el tiempo del ciclo, se puede producir una cantidad significativa de núcleos en un día.

El proceso de producción de núcleos implica muchas incertidumbres. Las condiciones de producción normalmente no son tan reproducibles como se desea y, por consiguiente, la calidad del núcleo y la tasa de desechos pueden variar de manera inesperada. Desde el lado de la máquina, el proceso está controlado principalmente por la presión P0 inicial en el tanque 10 de presión al inicio del ciclo de producción. Otros medios para el control adicional del proceso pueden consistir en variar el funcionamiento de la válvula 11 de disparo, o añadir más válvulas y tubos de conexión que puedan controlarse independientemente unos de otros. Este tipo de control de procesos se describe en el documento WO2016095179A1, respectivamente el documento DE112014005849T5.

Las condiciones del proceso pueden variar en cierta medida entre un ciclo de producción y el siguiente. Rellenar el cabezal 13 de disparo con arena normalmente da como resultado una altura H de arena inicial variable. El cabezal 13 de disparo puede vaciarse durante un par de ciclos y luego rellenarse. Las condiciones transitorias del proceso dentro de la máquina 1 de disparo de núcleos también dependen en gran medida de la caja 18 de núcleos específica que está acoplada a la máquina 1 de disparo de núcleos. El volumen de la cavidad 19 total, el número, las posiciones y el diámetro de las boquillas 17 de disparo así como las posiciones numéricas y el área abierta de las ventilaciones 20a afectan las condiciones del proceso transitorias. Además, el área abierta de las ventilaciones 20a Puede cambiar el funcionamiento del ciclo debido a la obstrucción del área abierta con granos de arena y aglutinante curado.

En las máquinas de la técnica anterior en realidad no hay ningún control dinámico de la máquina disponible que permita reajustar la presión del proceso de acuerdo con las condiciones variables del proceso como se describe. Cuando, por ejemplo, la altura H de arena en el cabezal 13 de disparo varía entre ciclos de producción individuales es necesario un reajuste de las condiciones del proceso para mantener constantes las variables de estado del proceso y lograr una calidad de núcleo fiable. El único factor de proceso que se determina (mide) en la técnica anterior es la presión P0 de aire inicial en el tanque 10 de presión.

En la técnica conocida existe una falta básica en la medición de otras variables importantes del proceso que determinan la secuencia transitoria del proceso. En realidad, en el estado de la técnica no existen capacidades de medición para determinar por separado para aire y arena el flujo másico transitorio, las velocidades en posiciones locales dentro de las posiciones relevantes, ni dentro de la máquina 1 de disparo de núcleos ni dentro de la caja 18 de núcleos.

Se propone en este caso obtener la información que falta mediante la simulación milagrosa de las condiciones dentro de la máquina 1 de disparo de núcleos y en un modo de realización también dentro de la caja 18 de núcleos utilizando un modelo. La simulación numérica imita el funcionamiento del proceso de disparo de núcleos y de la máquina 1 de disparo de núcleos del mundo real a lo largo del tiempo. La simulación numérica requiere un modelo físico-matemático o una representación lógica del proceso de disparo de núcleos o de la máquina de disparo de núcleos. Este modelo representa las características, comportamientos y funciones clave de la máquina de disparo de núcleos y del proceso de disparo de núcleos seleccionados. El modelo representa el sistema/proceso en sí mismo, mientras que la simulación representa el funcionamiento del sistema/proceso a lo largo del tiempo. La simulación numérica utiliza modelos, una representación matemática o de otro modo lógica de un sistema, entidad, fenómeno o proceso, como base para las simulaciones.

La disponibilidad de la información faltante mediante simulación numérica permite una mejora drástica de la producción de núcleos fiable en la práctica industrial. Se propone además que la determinación de las condiciones transitorias del proceso sea en tiempo real (es decir, el tiempo de cálculo sea más corto que el tiempo del ciclo) permita el ajuste de las condiciones del proceso entre un ciclo de producción y el siguiente. Esto permite el control del proceso en tiempo real.

Aunque existe una deficiencia básica en la medición del flujo de fluido altamente dinámico y acoplado de aire y arena, el proceso transitorio se puede determinar mediante cálculos. Se puede utilizar un modelo físico-matemático para simular el proceso en un ordenador. Se utiliza un modelo físico-matemático para una simulación de proceso en 3D. Este tipo de software, como por ejemplo MAGMASOFT® proporciona capacidades integrales para la simulación de procesos de producción de núcleos, incluida la optimización del diseño de la caja de núcleos.

En la práctica, el objetivo es diseñar cajas 18 de núcleos robustas antes de su fabricación y donde la variación inesperada de las condiciones del proceso no afecte significativamente la calidad del núcleo. En la simulación del proceso 3D, todas las partes relevantes de la máquina 1 de disparo de núcleos y de la caja 18 de núcleos se representan como volúmenes 3D. La simulación del proceso calcula el flujo transitorio completo de aire y arena. Por tanto, se obtiene una total transparencia del proceso.

Sin embargo, un ciclo de producción de disparo de núcleos suele ser del orden de un minuto y una simulación 3D con el software mencionado anteriormente dura mucho más y, por lo tanto, no es una herramienta adecuada para el control de procesos en tiempo real.

Se propone en este caso proporcionar un método para el cálculo rápido de la información requerida en tiempo real. En el proceso de disparo del núcleo, el flujo de aire y arena es impulsado por el gradiente de presión del aire. La compleja representación 3D del proceso se puede reducir a una representación 1D simplificada considerando la dirección del flujo local principal.

Las partes relevantes de la máquina 1 de disparo de núcleos así como la caja 18 de núcleos acoplada se pueden representar de forma simplificada utilizando volúmenes geométricos locales (V), diámetros (d) y distancias (altura h y longitud l) así como condiciones de proceso relevantes para la producción tal como la presión P0 de aire inicial en el tanque 10 de presión o la altura de la mezcla 21 de arena para núcleos en la unidad 15 de disparo. La figura 2 ilustra la entrada para el cálculo.

Todas las variables de estado transitorio se calculan en cualquier posición de todo el proceso. Normalmente, resulta interesante examinar áreas que tienen diferentes condiciones de flujo transitorio. Al esbozar el proceso a lo largo del flujo unidimensional supuesto, la primera área es en este modo de realización el tanque 10 de presión y el tubo 12 antes (aguas arriba de) la válvula 11 de disparo. La siguiente área de interés es la válvula 11 de disparo. Antes y después de la válvula 11 de disparo, las condiciones de presión y flujo de aire difieren significativamente. El cabezal 13 de disparo tiene dos áreas diferenciadas. El área 14 exterior y la parte superior del cilindro 15 de disparo que contienen solo aire, tienen casi el mismo comportamiento transitorio porque el flujo de gas monofásico es muy rápido en comparación con el flujo bifásico acoplado de aire y arena. La región interior inferior del cabezal 13 de disparo que se llena con una mezcla 21 de arena para núcleos es de particular interés. Durante el proceso el nivel H de arena en el cabezal 13 de disparo baja de acuerdo con el llenado de la caja 18 de núcleos. De conformidad con la disminución del nivel de arena, el volumen 22 de aire por encima de la arena aumenta. Las boquillas 17 de disparo son de particular interés. Las geometrías de diversas formas tienen diámetros mucho más pequeños en comparación con el cabezal 13 de disparo. Principalmente a través de las boquillas 17 de disparo, la arena se acelera. El flujo acoplado de aire y arena a través de las boquillas 17 de disparo requiere la consideración de condiciones de pérdida de presión ajustadas. Al comienzo del llenado de la caja de núcleos, el aire puede escapar fácilmente por los cuerpos 20a de ventilación. En ese momento no hay un desarrollo de presión significativo en la cavidad 19 de la caja de núcleos lo que reduciría el gradiente de presión vertical y, por lo tanto, el flujo de fluido fuera del cabezal de disparo. Con un grado de llenado creciente de la caja 18 de núcleos, llenando desde abajo hacia arriba, hay una reducción progresiva del área abierta para la ventilación en los cuerpos 20a de ventilación. La compactación de arena frente a las ventilaciones 20 reduce la efectividad de la ventilación. Además, el aire tiene que fluir a través de arena compactada, lo que añade una mayor resistencia al flujo con una pérdida de presión que aumenta dinámicamente. Es necesario vigilar el equilibrio general de masas de aire y arena. Mientras la arena se mueve dentro del sistema, el balance de masa se calcula entre el cabezal 13 de disparo, las boquillas 17 de disparo y la cavidad 19 de la caja de núcleos. El balance de masa de aire incluye la masa de aire inicial dentro de las diferentes partes de la máquina y la caja 18 de núcleos y la pérdida de aire durante el proceso, donde el aire se escapa por las ventilaciones 20 y por tanto abandona el sistema.

La determinación del proceso transitorio requiere varias de las ecuaciones básicas conocidas en los libros de texto estándar de dinámica de fluidos como lo es el estado de la técnica para cualquier persona experta en el campo de la dinámica de fluidos. Las ecuaciones están formuladas para cálculo unidimensional:

1. ) Ecuación constitutiva de la presión, dependiente de la compresibilidad del aire:

P / P r e f = ( p / p r e ; ) K

El exponente isentrópico de la compresión del aire generalmente se puede aproximar a k := 1.4

2. ) Ecuaciones de continuidad donde se considera que el aire es comprimible y la arena incompresible:

3 (sipi ) / 3 t d iv ( SipiUi ) = 0

donde i = a en caso de aire e i= s en caso de arena:

a) para aire comprimido pa, la ecuación unidimensional es:

3 (Sapa) / 3 t 3 (Sapa Wa ) / 3 z = 0

b) para arena incompresible, ps = constante, la ecuación unidimensional resultante es:

3 £s / 3 t 3 ( es Ws ) / 3 z = 0

3.) Ecuación de momento:

d( S a p a Wa) /d t+d(Sapa W.-, 2) / d z = - 3 P / 3 z S té r m in o s

f u e n t e

Los términos fuente incluyen:

a) Pérdidas por fricción (por ejemplo, fricción en la pared y turbulencia),

b) Pérdidas en la válvula de presión específica de la máquina, utilizando la característica Kv-valores

c) Pérdidas en los tubos específicos de la máquina, aplicando un coeficiente de fricción específico A,

d) Fuerzas de interfaz entre el aire y la arena, por ejemplo dentro del cilindro de disparo considerando Ws << Wa :

Fa,S := - (Pl (32 * Mp(z , t ) ) *<W a ( Z , t )>

e) Pérdidas por aceleración de la arena dentro de las boquillas de disparo.

f) Pérdidas durante el llenado de la cavidad de la caja de núcleos de acuerdo con d)

g) Pérdidas de presión dentro de las ventilaciones utilizando la característica Z-valores

h) Aceleración impulsada por la gravedad debido al peso de la arena en la dirección z.

Descripción de variables utilizadas:

Fa,s Fuerza de interfaz entre aire y arena [N]

kV kV-valor, pérdida de presión característica de la válvula de presión [-]

Mp(z) Flujo másico de aire comprimible [kg/s]

P Presión de aire total [Pa]

Pref Presión de referencia del aire (condiciones estándar) [Pa]

Qp Flujo de volumen de aire compresible [m3/s]

t Tiempo [s]

tü Tiempo para abrir la válvula en el tubo del tanque de presión [s]

Ui(x,y,z,t) Vector de velocidad de la fase i

Wa Velocidad de fase del aire [m/s]

Ws Velocidad de fase de la arena [m/s]

pi Término lineal de la fuerza de interfaz Fa, s

p 2 Término cuadrático de la fuerza de interfaz Fa, s

£a Fracción de volumen del aire [-]

£s Fracción de volumen de arena [-]

AP Diferencia de presión [Pa]

Z Zeta-valor, coeficiente de pérdida de presión constante (por ejemplo, para ventilaciones) [-]

<k>Exponente isentrópico constante del aire compresible

k : = C p / C v = l . 4 [ - ]

A Coeficiente de fricción en tubos [-]

p Densidad [kg/m3]

Pa Densidad compresible del aire [kg/m3]

Pref Densidad de referencia del aire [kg/m3] (condiciones estándar)

Ps densidad constante de partículas de arena [kg/m3]

Para una persona experta en el campo de la dinámica de fluidos está claro cómo combinar las ecuaciones básicas junto con los términos adicionales para cualquier posición en el sistema. También está claro que considerar el aire como incompresible sería una simplificación de la presente solicitud. Además, está claro para cualquier persona experta en el campo de las matemáticas numéricas cómo resolver el sistema resultante de ecuaciones acopladas. El diagrama de flujo en la figura 3 representa un modo de realización del módulo 50 de control de procesos (también referido como dispositivo informático o unidad de control electrónico) que indica la solución iterativa del flujo transitorio basado en el modelo unidimensional. La descripción en el diagrama de flujo se centra en los cálculos para el aire comprimible, que domina el flujo acoplado de aire comprimible y arena incompresible. En el cálculo se consideran aire y arena para todas las áreas.

La descripción del proceso muestra que en todas las áreas (volúmenes), hay aire y también muestra que hay arena presente en áreas del cabezal 13 de disparo, en las boquillas 17 de disparo y dentro de la cavidad 19 de la caja de núcleos.

Al comienzo del cálculo en la etapa 30 se leen los datos relevantes de geometría y proceso como se indica en las figuras 1 y 2. Para la máquina 1 de disparo de núcleos mostrada en las figuras, estos son por ejemplo:

- La presión P0 inicial y el volumen del tanque 10 de presión,

- diámetro y longitud del tubo 12 del tanque 10 de presión a la válvula 11 de disparo,

- las características de la válvula 11 de disparo como una Kv-valor y tiempo de apertura de la válvula,

- longitud y diámetro del tubo 12 de la válvula 11 de disparo al cabezal de disparo,

- volumen, diámetro (efectivo) y altura del área 14 exterior,

- diámetro y altura del cilindro 15 de disparo que inicialmente se llenó de aire,

- diámetro y altura y volúmenes (si no se calculan a partir de la altura extrema del diámetro) de la parte llena de arena del cabezal 13 de disparo (partes correspondientes con índices 3 a 5 en la figura 2).

Para la caja 18 de núcleos, los datos útiles son:

- número, diámetro, longitud y pérdida de presión específica de todas las boquillas 17 de disparo, que pueden ser de diferentes tipos,

- información específica del volumen y la geometría de la cavidad 19,

- número, posición (básicamente distinguido en dirección vertical) y propiedades de pérdida de presión de todos los cuerpos 20a de ventilación, que pueden ser de diferentes tipos.

Cabe señalar que no todos los datos de geometría y proceso enumerados anteriormente son necesarios para una simulación significativa y se observa que también se pueden utilizar datos de geometría y proceso adicionales.

Las boquillas 17 de disparo conectan la máquina 1 de disparo de núcleos a la caja de núcleos. Forman parte de ambos sistemas si uno de ellos, la máquina 1 de disparo de núcleos o la caja 18 de núcleos se analiza por separado.

Los datos específicos de la máquina pueden ser proporcionados por una base de datos. Los datos de entrada también se pueden escribir manualmente mediante el teclado utilizando una interfaz adecuada.

En la etapa 31 se establecen los valores iniciales para el cálculo. Luego comienza el cálculo iterativo principal con la primera etapa de tiempo donde la válvula 11 de disparo comienza a abrirse en la etapa 32.

En la etapa 33 se calcula el flujo másico a través de la válvula 11 de disparo. Al final de la etapa de tiempo aparecen nuevos valores de masa, densidad y presión en el tanque 10 de presión y también para el cabezal 13 de disparo.

En la etapa 34 se calculan los cambios resultantes para la masa de aire en el área de volumen de aire del cabezal 13 de disparo (volúmenes 14 y 22) y también los cambios de volumen de esta área (considerando la disminución del nivel H de la mezcla 21 de arena para núcleos del área).

En la etapa 35 se calcula la densidad del aire para los volúmenes 14 y 22. El resultado incluye una nueva presión de aire, una nueva pérdida de presión en todas las áreas de arena, nuevas velocidades en la mezcla 21 de arena para núcleos y en las boquillas 17 de disparo.

En la etapa 36 se comprueba si la nueva pérdida de presión provoca una nueva presión en la cavidad 19 de la caja de núcleos, donde el valor está dentro de un valor umbral en comparación con el último valor. Si no, se repiten las etapas 34 y 35.

Si se alcanza la precisión requerida, la masa que fluye hacia la cavidad 19 del núcleo se calcula en la etapa 37. Es necesario considerar dos masas diferentes. La nueva masa de aire en la cavidad 19 (que puede reducirse mediante una cantidad de aire ventilado) y la nueva masa de arena, donde se puede suponer que la mezcla de arena del núcleo se compacta dentro de la cavidad 19 de abajo hacia arriba.

En la etapa 38 se calcula la nueva densidad del aire (por encima del área llena con la mezcla de arena para núcleos). La nueva densidad conduce a una nueva presión de aire donde el flujo de aire sale por las ventilaciones 20 y se considera la variación de las pérdidas de presión locales.

En la etapa 39 la nueva presión fuera de las ventilaciones 20 se compara con la presión de referencia. Si la diferencia no es menor que el valor umbral, se repiten las etapas 37 y 38.

La etapa 40 comprueba la etapa de tiempo real y el cálculo salta de vuelta a la etapa 32 hasta que se alcance el tiempo de funcionamiento del proceso total a considerar para el cálculo o, por ejemplo, hasta que la cavidad 19 de la caja de núcleos está completamente llena de arena compactada (mezcla de arena para núcleos). El cálculo total se ejecuta en muy poco tiempo y no necesita necesariamente un dispositivo informático de alto rendimiento.

Al final del cálculo, los resultados detallados están disponibles para todas las diferentes áreas del sistema. Los resultados transitorios incluyen el flujo másico y la velocidad, por separado para aire y arena (mezcla de arena para núcleos). La fracción de aire y arena está disponible para todas las áreas donde están presentes la arena y el aire. El balance de masa transitorio está disponible para todas las áreas. Estos resultados no se pueden medir en la realidad y, por tanto, proporcionan información importante para el diseño y el funcionamiento de máquinas 1 de disparo de núcleos así como para la optimización de cajas 18 de núcleos.

Los resultados transitorios de la presión del aire están disponibles para todas las áreas. Las figuras 4a y 4b muestran ejemplos de curvas típicas recibidas para diferentes cajas 18 de núcleos. Estas figuras demuestran cómo una variación de las boquillas 17 de disparo Influye en la presión transitoria dentro de áreas específicas de la máquina 1 de disparo de núcleos. La figura 4c muestra ejemplos de flujo másico transitorio de aire y arena.

Los datos de presión se pueden utilizar directamente para calibrar y ajustar el funcionamiento de la máquina, así como para diseñar y optimizar máquinas 1 de disparo de núcleos. El concepto se puede utilizar independientemente de la máquina 1 de disparo de núcleos mediante cualquier dispositivo informático adecuado. Los datos calculados utilizando el módulo 50 de control de procesos (dispositivo informático o unidad de control electrónico) también se pueden utilizar como condición límite dinámica en la simulación de procesos 3D.

Un modo de realización es vincular el módulo 50 de control de procesos o integrarlo en los dispositivos informáticos de las máquinas 1 de disparo de núcleo. La figura 5 representa un modo de realización de ejemplo.

Las máquinas 1 de disparo de núcleos de la técnica anterior incluyen un dispositivo informático o la unidad de control de la máquina que se puede vincular a dispositivos computacionales convencionales. Los dispositivos computacionales pueden ejecutar diversos servicios. El control de procesos es una tarea típica que debe ejecutar un dispositivo informático.

Para hacer funcionar el proceso principal de disparo del núcleo, como se describió anteriormente, en particular la presión P0 inicial de la máquina en el tanque 10 de presión está siendo controlada. Una vez ajustado para producir ciertos núcleos usando una determinada caja de núcleos, el valor (por ejemplo, 4 bar) se mantiene constante.

En la técnica anterior no existe ningún ajuste dinámico considerando otras condiciones variables del proceso. En particular, no existe una correlación basada en reglas entre la presión P0 inicial de la máquina, el grado de llenado del cabezal 13 de disparo, el estado de funcionamiento de la caja 18 de núcleos, otras condiciones variables específicas de la máquina y los efectos resultantes en el proceso dinámico de disparo del núcleo.

El modo de realización descrito proporciona información relevante para el funcionamiento dinámico del proceso de disparo del núcleo. En particular, las condiciones de todas las partes relevantes del sistema están correlacionadas con el flujo másico transitorio de aire y arena. El módulo 50 de control de procesos permite por tanto la evaluación del proceso y la optimización dinámica mediante el ajuste en tiempo real de las condiciones del proceso.

Ejemplo:

Si, por ejemplo, el grado de llenado del cabezal 13 de disparo, es decir, la altura 21 de la arena en el cilindro 15 de disparo varía entre dos ciclos de producción, la nueva situación se puede calcular usando el módulo de control de procesos y preferiblemente la entrada del nuevo valor de altura de arena se mide dentro de la máquina 1 de disparo de núcleos.

Preferiblemente, los datos están disponibles en el dispositivo 60 informático de la máquina 1 de disparo de núcleos y se pueden utilizar directa y preferiblemente automáticamente como entrada para el cálculo. El resultado del cálculo es la presión transitoria dentro del sistema completo, incluida la caja 18 de núcleos, como se describió anteriormente. Además, está disponible el flujo transitorio de aire y arena durante el proceso, lo que indica las condiciones de llenado para producir las cavidades 19 del núcleo de la caja 18 de núcleos vinculada.

Usando el módulo 50 de control de procesos, las condiciones de llenado se pueden comparar con el ciclo anterior o, por ejemplo, con condiciones de referencia que pueden definir un óptimo (al menos una preferencia) para la máquina actual en combinación con la caja de núcleos usada. Las condiciones variables del proceso se pueden variar iterativamente para obtener, por ejemplo, las condiciones del proceso de referencia. Como el cálculo se lleva a cabo en muy poco tiempo, se ejecuta un ajuste iterativo antes del siguiente ciclo de producción. Para el siguiente ciclo de producción, se pueden configurar la presión de la máquina y otros parámetros ajustables, lo que da como resultado condiciones de proceso que son los valores nominales (valores objetivo) para la mejor producción de núcleos posible.

Los dispositivos informáticos suelen incluir medios de almacenamiento, donde se pueden generar o proporcionar datos y bases de datos. Además, en una base de datos se pueden almacenar las condiciones óptimas del proceso para todas las situaciones que se produjeron con la combinación de la máquina y la caja de núcleos conectada. Las condiciones óptimas del proceso están disponibles sin cálculos adicionales si vuelve a ocurrir la misma situación. Este enfoque ampliado para aplicar la presente descripción puede considerarse un sistema de autoaprendizaje.

Otros ejemplos de condiciones de proceso variables consisten en modificaciones de la caja de núcleos donde las boquillas 17 de disparo o las ventilaciones 20a pueden ser cambiadas. Un efecto típico que cambia las condiciones del proceso con el tiempo es la obstrucción de las ventilaciones 20a. Las partículas de arena y el aglutinante curado están reduciendo el área abierta de las ventilaciones. El flujo másico transitorio y la presión transitoria se ven afectados. Utilizando el módulo de control de procesos, las condiciones del proceso, tal como la presión P0 inicial, se pueden reajustar dinámicamente.

La simulación del proceso de disparo de núcleos es extremadamente útil para el control dinámico del proceso descrito anteriormente. Además, el presente proceso de simulación se puede utilizar para diseñar y optimizar máquinas 1 de disparo de núcleos. La geometría y el tamaño del cabezal 13 de disparo son variables. También, el tipo y el tamaño de las válvulas 11 se pueden optimizar en combinación con y correlacionarse con otras piezas relevantes de la máquina.

Los aspectos y posibles implementaciones se pueden integrar en el dispositivo 60 informático de la máquina 1 o vincular a un dispositivo 60 informático que está en conexión de datos con la máquina 1 por ejemplo a través de una red y una interfaz de red para el ajuste dinámico del proceso. Para diseñar y optimizar máquinas de disparo de núcleos, el concepto se puede utilizar independientemente de la máquina 1 de disparo de núcleos por cualquier dispositivo informático.

El proceso de disparo de núcleos también se puede simular con un software de simulación para la simulación de procesos en 3D. La figura 6 esboza una configuración de ejemplo en una estación 60 de trabajo (dispositivo 60 informático).

La simulación de procesos 3D hoy en día es el estado de la técnica. La simulación del proceso de flujo de dos fases de aire y arena es muy compleja. Los modelos físico-matemáticos que están disponibles y utilizados suelen simplificar la compleja realidad. Normalmente, faltan datos medidos para el ajuste de las condiciones variables del proceso. Para realizar la simulación en la práctica se utilizan datos generalmente aprobados y razonables.

Representar el sistema completo en la simulación como se muestra en la figura 1 normalmente tiene como resultado un gran esfuerzo de cálculo. Si se van a analizar en detalle detalles específicos de la máquina, es necesario representar el sistema completo lo mejor posible. Por lo general, un objetivo de la simulación de procesos es optimizar el diseño de las cajas 18 de núcleos y optimizar la calidad de los núcleos. Preferiblemente, el dominio de simulación incluye las partes relevantes de la caja 19 de núcleos y preferiblemente las boquillas 17 de disparo.

Las condiciones específicas de la máquina se establecen como condiciones límite. En las boquillas 17 de disparo, Se establecen la presión y las condiciones límite del aire y la arena. La definición apropiada de una condición de presión transitoria normalmente es establecida por la experiencia del usuario. La presión P0 inicial del tanque 10 de presión no representa directamente la condición en las boquillas 17 de disparo.

El modo de realización descrito proporciona la presión transitoria faltante, el flujo másico transitorio y las velocidades transitorias por separado para aire y arena, para ser utilizados dinámicamente de acuerdo con el progreso del proceso de disparo.

El usuario del software de simulación puede cargar un conjunto de datos de la máquina que incluye todos los datos específicos relevantes. Los datos también se pueden escribir directamente utilizando una interfaz apropiada. La única entrada adicional que se requiere son las condiciones reales del proceso tal como se utilizan en la máquina 1 de disparo de núcleos real. El usuario puede aplicar, por ejemplo, la presión P0 inicial de la máquina y la altura de la arena en el cabezal 13 de disparo.

Con anterioridad a la simulación del proceso, el cálculo mediante el módulo de control de procesos proporciona la presión transitoria y los datos transitorios descritos para aire y arena.

Los datos transitorios se utilizan como condición de contorno dinámica para la simulación 3D. La presión del aire, el flujo másico y las velocidades del aire y la arena cambian dinámicamente con el progreso del proceso. Al aplicar la presente enseñanza a la simulación de procesos, la precisión de los resultados aumenta significativamente. El usuario de la simulación recibe condiciones límite precisas que son independientes de la experiencia personal.

La simulación de procesos 3D es una herramienta apropiada para el diseño de cajas 18 de núcleos. La simulación también se puede utilizar para diseñar geometrías de cabezales de disparo que además pueden considerar la caja 18 de núcleos que se va a aplicar. Por consiguiente, la precisión aumentará significativamente. Los resultados de la simulación se pueden transmitir desde el dispositivo 60 informático a un destinatario a través de una red.

Otra aplicación es interconectar la máquina 1 de disparo de núcleos respectivamente, el proceso de disparo de núcleos y la simulación del proceso 3D. La simulación se puede ajustar mediante datos del proceso real y el proceso real se puede mejorar mediante el uso de resultados de simulación avanzados. El módulo de control del proceso en ambos casos utiliza los mismos datos y los datos pueden intercambiarse fácilmente entre ambos sistemas.

La máquina 1 de disparo de núcleos está conectada a una red así como a estaciones 60 de trabajo en las cuales se ejecuta la simulación del proceso. La máquina 1 de disparo de núcleos y el software de simulación pueden intercambiar datos directamente donde el módulo de control de procesos es el vínculo, proporcionando el lenguaje común y la información determinante del proceso como se describe.

En un modo de realización, el método se utiliza para calibrar las condiciones del proceso antes del siguiente ciclo mediante la comparación de las condiciones de producción reales con el estado nominal y el posterior reajuste en caso de desviación para garantizar la condición nominal.

En un modo de realización, el método se usa para controlar los ajustes de la máquina de disparo de núcleos para permitir condiciones de proceso predefinidas, es decir, el método se usa para optimizar la configuración "física" de las unidades de producción (condiciones óptimas de proceso).

La máquina 1 de disparo de núcleos y/o el dispositivo 60 informático pueden estar provistos de una interfaz de usuario para recibir una entrada de usuario, tal como, por ejemplo, datos necesarios para el modelo y para mostrar la salida. La entrada de usuario puede comprender (como lista no exhaustiva) condiciones relevantes del proceso de producción y datos que definen la pieza/cavidad moldeada. La interfaz de usuario puede comprender una pantalla en la que se muestran los resultados de la simulación. Los resultados de la simulación en el modo de realización se almacenan en una base de datos. La base de datos puede ser parte del dispositivo 60 informático o de la estación 60 de trabajo, o tal vez un medio separado legible por ordenador. El software para realizar la simulación está en un modo de realización almacenado en un medio legible computable.

Los diversos aspectos e implementaciones se han descrito junto con diversos modos de realización en el presente documento. Sin embargo, los expertos en la técnica pueden comprender y efectuar otras variaciones de los modos de realización descritos al llevar a la práctica la materia reivindicada, a partir de un estudio de los dibujos, la descripción y las reivindicaciones adjuntas. En las reivindicaciones, la palabra "que comprende" no excluye otros elementos o etapas, y el artículo indefinido "un o uno, una" no excluye una pluralidad. Un único procesador u otra unidad pueden cumplir las funciones de varios elementos enumerados en las reivindicaciones. El mero hecho de que determinadas medidas se mencionen en reivindicaciones dependientes mutuamente diferentes no indica que una combinación de estas medidas no pueda utilizarse con beneficio. Un programa informático puede almacenarse/distribuirse en un medio adecuado, tal como un medio de almacenamiento óptico o un medio de estado sólido suministrado junto con otro hardware o como parte de él, pero también puede distribuirse de otras formas, tal como a través de Internet u otros sistemas de telecomunicaciones alámbricos o inalámbricos.

Los signos de referencia utilizados en las reivindicaciones no se interpretarán como limitativos del alcance.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Una máquina (1) de disparo de núcleos para producir núcleos mediante un proceso de disparar una mezcla (21) de arena para núcleos en al menos una cavidad (19) en una caja (18) de núcleos que está asociada con dicha máquina (1) de disparo de núcleos, dicha máquina (1) de disparo de núcleos que comprende:

una fuente (10) de aire comprimido a una presión P0 de la máquina inicial ajustable,

dicha presión P0 de la máquina inicial ajustable, que es una condición de proceso ajustable del proceso, y un cabezal (13) de disparo acoplado fluidamente a dicha fuente (10) de aire comprimido por al menos un conducto (12) que incluye una válvula (11) de disparo controlada electrónicamente,

dicho cabezal (13) de disparo que está configurado para contener una cantidad de dicha mezcla (21) de arena para núcleos, dando como resultado un grado H de llenado del cabezal (13) de disparo,

dicho grado H de llenado que es una condición de proceso ajustable del proceso,

un dispositivo (50, 60) informático asociado con dicha máquina (1) de disparo de núcleos, dicho dispositivo (50, 60) informático que está configurado para realizar una simulación de dicho proceso, dicha simulación la cual utiliza un modelo de dicho proceso,

dicho dispositivo (50, 60) informático que está informado de, y dicho modelo que tiene en cuenta, varias condiciones de proceso, incluidas dichas condiciones de proceso ajustables,

dicho dispositivo (50, 60 in) informático está configurado para realizar una simulación de dicho proceso en base a varias condiciones de proceso, incluidas dichas condiciones de proceso ajustables, para determinar un valor mejorado u óptimo para una o más condiciones de proceso ajustables basándose en el resultado de una simulación realizada.

2. Una máquina (1) de disparo de núcleos según la reivindicación 1, en la que dicho dispositivo (50, 60) informático está configurado para realizar una simulación para cada ciclo de proceso o para cada número dado de ciclos de proceso, preferiblemente en menos tiempo que un ciclo de proceso

3. Máquina (1) de disparo de núcleos según la reivindicación 1 o 2, en la que dicho modelo es un modelo fisico matemático de dicho proceso, preferiblemente un modelo físico-matemático simplificado de dicho proceso.

4. Una máquina (1) de disparo de núcleos según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicho modelo es una representación 1-D simplificada de dicho proceso, considerando preferiblemente la dirección del flujo local principal, y más preferiblemente considerando solo la dirección del flujo local principal.

5. Una máquina (1) de disparo de núcleos según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicho dispositivo (50, 60) informático está informado de, y dicho modelo tiene en cuenta, una o más de las siguientes condiciones del proceso:

- duración del tiempo de apertura de la válvula (11) de disparo controlada electrónicamente,

- características de la válvula (11) de disparo controlada electrónicamente,

- perfil de grados de apertura de la válvula (11) de disparo controlada electrónicamente,

- forma y dimensión del conducto (12) aguas arriba de la válvula (11) de disparo,

- forma y dimensión del conducto (12) aguas abajo de la válvula (11) de disparo,

- forma y dimensión o volumen del cabezal (13) de disparo

- forma y dimensión o volumen del cilindro (15) de disparo

- forma, dimensión y número de aperturas (15A),

- características de la fuente (10) de aire a presión,

- forma, dimensión y número de boquillas (17) de disparo,

- forma, dimensión y número de cavidades (19),

- número, características y ubicación de ventilaciones (20)

- propiedades de la mezcla de núcleos de arena, por ejemplo, granularidad, propiedades reológicas, propiedades aglutinantes.

6. Una máquina (1) de disparo de núcleos según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicho modelo tiene en cuenta las interdependencias entre dicha máquina (1) de disparo de núcleos y la cavidad (19) acoplada de acuerdo con las condiciones del proceso transitorias.

7. Una máquina (1) de disparo de núcleos según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicho dispositivo (50, 60) informático está en conexión de datos con dicha máquina (1) de disparo de núcleos o es parte de dicha máquina (1) de disparo de núcleos.

8. Una máquina (1) de disparo de núcleos según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende un sensor para detectar dicho grado de llenado, dicho sensor que está acoplado a dicho dispositivo (50, 60) informático y/o que comprende un sensor de presión para detectar dicha presión (P0) inicial, dicho sensor de presión que está acoplado a dicho dispositivo (60) informático.

9. Una máquina (1) de disparo de núcleos según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que dicho dispositivo (50, 60) informático está configurado para proporcionar un valor óptimo recomendado para dicha presión P0 inicial de la máquina y/o para dicho grado H de llenado en base al resultado de una simulación realizada.

10. Un método para controlar una máquina (1) de disparo de núcleos para producir núcleos mediante un proceso de disparo de una mezcla (21) de arena para núcleos en al menos una cavidad (19) en una caja (18) de núcleos que está asociada con dicha máquina (1) de disparo de núcleos, dicha máquina (1) de disparo de núcleos que comprende:

una fuente (10) de aire comprimido a una presión P0 de la máquina inicial ajustable,

dicha presión P0 de la máquina inicial ajustable que es una condición de proceso ajustable del proceso, y un cabezal (13) de disparo acoplado fluidamente a dicha fuente (10) de aire comprimido por al menos un conducto (12) que incluye una válvula (11) de disparo controlada electrónicamente,

dicho cabezal (13) de disparo que está configurado para contener una cantidad de dicha mezcla (21) de arena para núcleos, dando como resultado un grado H de llenado del cabezal (13) de disparo,

dicho grado H de llenado que es una condición de proceso ajustable del proceso,

dicho método que comprende realizar una simulación de dicho proceso en un dispositivo (50, 60) informático, usando un modelo de dicho proceso, en base a varias condiciones del proceso, incluyendo dichas condiciones de proceso ajustables, y determinar un valor mejorado u óptimo para una o más condiciones de proceso ajustables basadas en el resultado de una simulación realizada, y ajustar una o más de dichas condiciones de proceso ajustables de acuerdo con el valor mejorado u óptimo determinado.

11. Un método según la reivindicación 10, que comprende resolver un sistema de ecuaciones acopladas para determinar el flujo de fluido transitorio de la mezcla del núcleo de arena y aire.

12. Un método según la reivindicación 10 u 11, en el que dicho modelo es un modelo físico-matemático de dicho proceso, preferiblemente, un modelo físico-matemático simplificado de dicho proceso.

13. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en el que dicho modelo es una representación 1-D simplificada de dicho proceso, considerando preferiblemente la dirección del flujo local principal.

14. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, que comprende proporcionar una recomendación basada en el resultado de una simulación realizada para dicha presión P0 de la máquina inicial y/o para dicho grado H de llenado.

15. Un medio legible por ordenador que comprende un código de programa informático para simular un proceso de disparo de núcleos en una máquina (1) de disparo de núcleos, dicho medio legible por ordenador que comprende:

un código de software de un modelo informático de un proceso de disparo de un núcleo con una máquina (1) de disparo de núcleos, dicha máquina de disparo de núcleos (1) que comprende:

una fuente (10) de aire comprimido a una presión P0 de la máquina inicial ajustable,

dicha presión P0 de la máquina inicial ajustable, que es una condición de proceso ajustable del proceso, y un cabezal (13) de disparo acoplado fluidamente a dicha fuente (10) de aire comprimido por al menos un conducto (12) que incluye una válvula (11) de disparo controlada electrónicamente,

dicho cabezal (13) de disparo que está configurado para contener una cantidad de dicha mezcla (21) de arena para núcleos, dando como resultado un grado H de llenado del cabezal (13) de disparo,

dicho grado H de llenado que es una condición de proceso ajustable del proceso,

un código de software para realizar una simulación numérica de dicho proceso usando dicho modelo en base a varias condiciones de proceso, incluidas dichas condiciones de proceso ajustables de dicho proceso,

un código de software para obtener un valor recomendado u óptimo para una condición de proceso ajustable de dicho proceso en base al resultado de una simulación realizada.