Un método de ciclo de temperatura de un material situado en un canal para modificar el estado del material entre estados fluido y no fluido,

incluyendo el método:

proporcionar un conjunto de calentamiento inductivo interno (50) en el material (100) en el canal (102), incluyendo el conjunto de calentamiento una envuelta exterior (52) dispuesta en contacto con el material y una bobina interior (60) acoplada inductivamente a la envuelta, incluyendo además el conjunto de calentamiento un concentrador de flujo (90) para aumentar el acoplamiento inductivo entre la bobina (60) y la envuelta (52);

suministrar una señal al conjunto para generar un flujo magnético en al menos uno del conjunto (50) y el material (100), generando el flujo magnético calentamiento inductivo del conjunto (50) y/o el material (100); y

ajustar la señal para producir una tasa deseada de ciclo de temperatura del material en el canal (102) que incluye modificar el estado del material (100) entre estados fluido y no fluido

Aparato y método para ciclo de temperatura.

Campo de la invención

Esta invención se refiere a un aparato y método para calentamiento inductivo de un material situado en un canal, donde un conjunto de calentamiento inductivo interno está dispuesto en el material en el canal para producir una tasa deseada de ciclo de temperatura del material entre estados fluido y no fluido.

Antecedentes de la invención

Es práctica común calentar inductivamente un articulo (por ejemplo, un cilindro macizo o tubo hueco) de un material magnetizable, tal como acero, induciendo una corriente transitoria en el artículo. Esta corriente transitoria es inducida por un flujo magnético aplicado generado por el paso de una corriente alterna a través de una bobina calefactora enrollada alrededor del artículo. El calor generado inductivamente en el artículo se puede transmitir después a otro artículo, por ejemplo, un metal o material polimérico que fluye a través de un agujero o canal de un tubo de acero calentado inductivamente.

Se han propuesto varios sistemas en documentos como US-A-2003/132 229, DE-A-3 118 030 o US-A-2003/057201 que utilizan combinaciones diferentes de materiales, elementos calentadores estructurales, frecuencias resonantes, etc, para dichas técnicas de calentamiento. Se necesita un aparato y método para calentar un material en un canal que proporcione uno o varios de densidad de potencia más alta, control más estricto de la temperatura, reducido consumo de potencia, duración operativa más larga, y/o costos de fabricación más bajos.

Resumen de la invención

Según una realización de la invención, se facilita un método para ciclar la temperatura de un material situado en un canal para modificar el estado del material entre estados fluido y no fluido. El método incluye los pasos de disponer un conjunto de calentamiento inductivo interno en el material en el canal, y suministrar una señal al conjunto para generar un flujo magnético en al menos uno del conjunto y el material, generando el flujo magnético calentamiento inductivo del conjunto y/o el material. La señal es ajustada para producir una tasa deseada de ciclo de temperatura del material en el canal que incluye modificar el estado del material entre estados fluido y no fluido.

El estado no fluido puede ser uno o varios de un estado físicamente rígido y otro semirrígido. El estado fluido puede ser uno o varios de un estado semisólido y otro líquido.

En una realización, el conjunto de calentamiento incluye una envuelta exterior dispuesta en contacto con el material y una bobina interior acoplada inductivamente a la envuelta. La señal es suministrada a la bobina para generar el flujo magnético en uno o ambos de la envuelta y el material. El conjunto de calentamiento también puede incluir un concentrador de flujo para aumentar el acoplamiento inductivo entre la bobina y la envuelta. La bobina y envuelta pueden estar en comunicación térmica para permitir la transmisión de calor de la bobina a la envuelta.

En una realización, el canal está dispuesto en un elemento exterior, y el ciclo de temperatura incluye el enfriamiento del material por transferencia conductiva de calor del material al elemento exterior.

El material puede ser uno o varios de un material eléctricamente conductor, ferromagnético, eléctricamente no conductor, térmicamente aislante y conductor térmico. El material puede ser uno o varios de un metal y un polímero.

La bobina y envuelta pueden estar configuradas para minimizar el calentamiento resistivo de la bobina, con el fin de mantener la temperatura de la bobina dentro de límites operativos. La bobina y la envuelta pueden estar en comunicación térmica permitiendo la transmisión de calor de la bobina a la envuelta.

La señal puede incluir pulsos de corriente que proporcionan armónicos de alta frecuencia en la bobina. Esta señal es especialmente útil en sistemas que tienen un coeficiente de amortiguamiento alto que son difíciles de mover (inductivamente) con resonancia sostenida.

En varias realizaciones, el método puede incluir además seleccionar la(s) temperatura(s) Curie de uno o varios de la bobina y la envuelta para proporcionar una tasa deseada de calentamiento inductivo de la envuelta y/o el material. La temperatura Curie del concentrador de flujo también se puede seleccionar para esta finalidad.

En otras realizaciones, el método incluye el paso de proporcionar uno o varios materiales para la bobina, dieléctrico, envuelta, y/o concentrador de flujo con el fin de lograr una temperatura operativa deseada y/o una tasa de calentamiento inductivo del componente y/o material del conjunto.

En una realización, el canal está dispuesto en un sistema de distribución de masa fundida, tal como un colector, incluyendo uno o varios canales que alimentan una o varias puertas. Donde se alimentan múltiples puertas, el ciclo de temperatura puede ser realizado en paralelo y/o en serie para las múltiples puertas.

Según otra realización de la invención, se facilita un conjunto de calentamiento inductivo incluyendo:

donde la temperatura Curie de la bobina está por debajo de una temperatura operativa del material y la temperatura Curie de la envuelta es superior a la temperatura operativa del material. El conjunto puede incluir además un concentrador de flujo; la temperatura Curie del concentrador de flujo también es superior a la temperatura operativa del concentrador de flujo.

Estas y otras características y/o ventajas de varias realizaciones de la invención se pueden entender mejor con referencia a la descripción detallada siguiente en unión con los dibujos acompañantes.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista esquemática de un calentador de sonda según una realización de la invención, incluyendo una vista parcial cortada que representa la bobina inductiva interior y el aislamiento dieléctrico dentro de la envuelta ferromagnética exterior.

La figura 2 es una vista parcial cortada ampliada de otra realización de un calentador de sonda según una realización de la invención, incluyendo además un concentrador de flujo dispuesto radialmente dentro de la bobina inductora.

La figura 3 es una vista esquemática en sección transversal de un calentador de sonda similar al representado en la figura 1, dispuesto en el extremo de puerta de un sistema de moldeo por inyección, que ilustra el uso de un calentador de sonda para fundir un tapón formado junto a la zona de puerta.

La figura 4 representa un perfil de potencia y temperatura (en el tiempo) durante un ciclo de moldeo particular, que ilustra una realización de la invención.

Y la figura 5 es un perfil de temperatura (con respecto al tiempo) que representa las tasas de calentamiento dinámicas y temperaturas de estado de régimen de la bobina, envuelta y concentrador de flujo respectivos de una realización del conjunto calentador, y la del material calentado.

Descripción detallada

Según varias realizaciones de la invención, se usa un aparato de calentamiento inductivo para el ciclo de temperatura de un material situado en un canal. El material se puede ciclar entre un estado no fluido y otro fluido.

Las figuras 4-5 ilustran algunas aplicaciones de la presente invención. Antes de explicar estas aplicaciones, se describirá con respecto a las figuras 1-3 un conjunto de calentamiento inductivo adecuado y su uso al calentar un material situado en un canal.

En la figura 1 se ilustra una primera realización de un conjunto de calentamiento inductivo, aquí denominado un calentador de sonda 10. El calentador 10 tiene un perfil generalmente alargado y está adaptado para disponerse en un canal (véase la figura 3) para calentar un material en el canal. El conjunto de calentamiento incluye una envuelta ferromagnética exterior generalmente cilíndrica 12 que tiene un interior hueco 14 y que está cerrada en un extremo 16. Dentro del interior hueco de la envuelta hay un elemento de calentamiento...

1. Un método de ciclo de temperatura de un material situado en un canal para modificar el estado del material entre estados fluido y no fluido, incluyendo el método:

proporcionar un conjunto de calentamiento inductivo interno (50) en el material (100) en el canal (102), incluyendo el conjunto de calentamiento una envuelta exterior (52) dispuesta en contacto con el material y una bobina interior (60) acoplada inductivamente a la envuelta, incluyendo además el conjunto de calentamiento un concentrador de flujo (90) para aumentar el acoplamiento inductivo entre la bobina (60) y la envuelta (52);

suministrar una señal al conjunto para generar un flujo magnético en al menos uno del conjunto (50) y el material (100), generando el flujo magnético calentamiento inductivo del conjunto (50) y/o el material (100); y

ajustar la señal para producir una tasa deseada de ciclo de temperatura del material en el canal (102) que incluye modificar el estado del material (100) entre estados fluido y no fluido.

2. El método de la reivindicación 1, donde

el estado fluido es uno o varios de un estado semisólido y otro líquido, y

el estado no fluido es uno o varios de un estado físicamente rígido y otro semirrígido.

3. El método de la reivindicación 1, donde:

la bobina (60), el concentrador de flujo (90) y la envuelta (52) están en comunicación térmica para permitir la transmisión de calor de la bobina (60) al concentrador de flujo (90) y la envuelta (52).

4. El método de la reivindicación 3, donde:

el concentrador de flujo (90) y la envuelta (52) operan por debajo de su respectivas temperaturas Curie; y

la bobina (60) opera por encima de su temperatura Curie.

5. El método de la reivindicación 1, donde:

la bobina (60) y la envuelta (52) están en comunicación térmica para permitir la transmisión de calor de la bobina (60) a la envuelta (52).

6. El método de la reivindicación 1, donde:

el canal (102) está dispuesto en un elemento exterior; y

el ciclo de temperatura incluye el enfriamiento del material por transferencia conductiva de calor del material (100) al elemento exterior.

7. El método de la reivindicación 1, donde:

el material (100) es uno o varios de un metal y un polímero.

8. El método de la reivindicación 1, donde:

la bobina (60) y la envuelta (52) están configuradas para minimizar el calentamiento de la bobina (60) con el fin de mantener la temperatura de la bobina dentro de un límite operativo.

9. El método de la reivindicación 1, donde:

la señal incluye pulsos de corriente que proporcionan armónicos de alta frecuencia en la bobina (60).

10. El método de la reivindicación 1, incluyendo:

seleccionar la(s) temperatura(s) Curie de una o varias de la bobina (60) y la envuelta (52) para proporcionar una tasa deseada de calentamiento inductivo de la envuelta (52) y/o el material (100).

11. El método de la reivindicación 1, incluyendo:

seleccionar la(s) temperatura(s) Curie de uno o varios de la bobina (60), la envuelta (52) y el concentrador de flujo (90) para proporcionar una tasa deseada de calentamiento inductivo de la envuelta (52) y/o el material (100).

12. El método de la reivindicación 1, incluyendo:

proporcionar un material de bobina que es eléctricamente conductor y paramagnético a la temperatura operativa de la bobina;

proporcionar un material de envuelta que es eléctricamente conductor, térmicamente conductor, y ferromagnético a la temperatura operativa de la envuelta;

proporcionar un material de concentrador de flujo que está por debajo de su punto Curie a la temperatura operativa del concentrador de flujo; y

proporcionar entre la bobina (60) y la envuelta (52) un material dieléctrico que es eléctricamente aislante, térmicamente conductor y paramagnético a la temperatura operativa del dieléctrico.

13. El método de la reivindicación 1, donde:

el canal (102) está dispuesto en un sistema de distribución de masa fundida.

14. El método de la reivindicación 13, donde: el canal (102) alimenta una puerta.

15. El método de la reivindicación 13, donde:

el sistema de distribución de masa fundida incluye múltiples canales que alimentan múltiples puertas, y el ciclo de temperatura se realiza en paralelo para las múltiples puertas.

16. Un conjunto de calentamiento inductivo (50) incluyendo:

una bobina interior (60);

una envuelta exterior (52) acoplada inductivamente a la bobina (60);

un material dieléctrico (70) dispuesto entre la bobina (60) y la envuelta (52);

un conductor (72, 74) para suministrar una señal a la bobina (60) para generar un flujo magnético para calentamiento inductivo de la envuelta (52);

donde la temperatura Curie de la bobina (60) está por debajo de una temperatura operativa de la bobina (60) y la temperatura Curie de la envuelta (52) está por encima de la temperatura operativa de la envuelta (52); y caracterizado porque

el conjunto incluye un concentrador de flujo (90), y la temperatura Curie del concentrador de flujo (90) es superior a la temperatura operativa del concentrador de flujo (90).

17. El conjunto de la reivindicación 16, donde la bobina (60) y la envuelta (52) están en comunicación térmica que permite la transmisión de calor de la bobina (60) a la envuelta (52).

18. El conjunto de calentamiento inductivo de la reivindicación 16, donde la bobina (60), el concentrador de flujo (90) y la envuelta (52) están en comunicación térmica, que permite la transmisión de calor de la bobina (60) al concentrador de flujo (90) y la envuelta (52).

19. El conjunto de calentamiento inductivo de la reivindicación 16, donde el concentrador de flujo (90) está dispuesto dentro de la bobina (60).