DISPOSITIVO Y PROCEDIMIENTO PARA EL CALENTAMIENTO INDUCTIVO DE UNA PIEZA DE TRABAJO ELECTRICAMENTE CONDUCTORA.

Dispositivo de calentamiento inductivo de una pieza de trabajo eléctricamente conductora (2) que está configurada en forma de un bucle cerrado,

con un núcleo magnético (3) de forma de U dotado de dos alas (4), estando dispuesta sobre al menos un ala (4) del núcleo magnético (3) de forma de U una bobina eléctricamente conductora (5) y pudiendo conectare ésta a una fuente de corriente alterna, caracterizado porque esta prevista una culata magnética (6) que está dispuesta a distancia de al menos un extremo libre de un ala (4) del núcleo magnético (3) de forma de U, de modo que se forma un circuito magnético cerrado con al menos un entrehierro (7), habiéndose elegido la altura del entrehierro (7) de tal manera que la pieza de trabajo eléctricamente conductora (2) pueda hacerse pasar sin contacto por el entrehierro (7)

Dispositivo y procedimiento para el calentamiento inductivo de una pieza de trabajo eléctricamente conductora.

La invención concierne a un dispositivo y un procedimiento para el calentamiento inductivo de una pieza de trabajo eléctricamente conductora que está configurada en forma de un bucle cerrado, según el preámbulo de las reivindicaciones independientes. Por pieza de trabajo configurada en forma de un bucle cerrado se entiende cualquier pieza de trabajo que confine una abertura, por ejemplo una pieza de trabajo anular o una pieza de trabajo elíptica, cuadrada o rectangular que confine una abertura, la cual puede ser también de forma elíptica, cuadrada o rectangular. La pieza de trabajo puede ser especialmente una pieza bruta de tapa con una abertura confinada, tal como la que se emplea para la fabricación de una tapa con una lámina de rasgado o retirada.

Se conocen por la solicitud de patente WO 2006/042426 A1 un procedimiento y una instalación para fabricar tapas con una lámina. La instalación conocida presenta un dispositivo de transporte y varias estaciones de mecanización, así como una estación de prueba. El dispositivo de transporte transporta piezas brutas de tapa hasta las distintas estaciones de mecanización o hasta la estación de prueba. En una primera estación de mecanización se produce una pieza bruta de tapa con una abertura confinada, a cuyo fin se troquela una abertura en un disco por medio de una mecanización de troquelado. El borde interior de la pieza bruta de tapa es llevado hacia abajo en la inmediata estación de mecanización. En la siguiente estación de mecanización se emplaza una lámina provista de una orejeta sobre la abertura confinada de la pieza bruta de tapa y se la fija mediante sellado en caliente. La lámina está provista para ello, en su lado inferior, de una capa de plástico y es troquelada a partir de una banda laminar ancha. Esta lámina es colocada después sobre la abertura confinada, que también se denomina rebajo central, y es presionada bajo acción de calor contra el borde de la abertura confinada, de modo que la lámina se une herméticamente con la pieza bruta de tapa por fusión y enfriamiento subsiguiente de la capa de plástico. Puede estar prevista una estación de mecanización adicional para fines de enfriamiento. La lámina es luego provista de una estampación en otra estación de mecanización y se rebordea el borde interior de la pieza bruta de tapa situado ahora por debajo de la lámina. Por último, se someten las tapas ahora terminadas, en una estación de prueba, a una comprobación que comprende una comprobación de estanqueidad para la lámina aplicada sobre la tapa.

Como se describe en la solicitud de patente WO 2006/053457 A2, se puede sellar o pegar la lámina con el anillo de la tapa, a cuyo fin en un primer paso se realiza parcialmente el pegado o sellado y éste se completa en un segundo paso, reforzándose por este segundo paso la unión entre el conjunto de la lámina y la pieza bruta de tapa. El pegado/sellado se efectúa por acción de calor. El pegado y sellado parciales se produce efectuando el pegado o el sellado solamente en zonas parciales predeterminadas y/o no formándose éste completamente debido a la falta de acción de calor. La temperatura durante el pegado o sellado asciende en el primer paso y/o en el segundo paso a preferiblemente alrededor de 200ºC.

Basándose en el principio del calentamiento por inducción, es conocido el recurso de generar calor en una pieza de trabajo eléctricamente conductora por medio de un inductor que comprende típicamente un núcleo magnético de forma de U con dos alas, estando arrollada en cada ala una bobina eléctricamente conductora a la que está conectada una fuente de corriente eléctrica. Las alas envueltas con las bobinas en el núcleo magnético de forma de U representan los polos. El inductor forma aquí un circuito magnético abierto. Para calentar una pieza de trabajo se mantienen los polos cerca de la superficie de la pieza de trabajo que se debe calentar. Cuando se alimenta corriente alterna, se origina un campo magnético alterno, bajo la influencia del cual se generan corrientes parásitas de alta frecuencia en la superficie de la pieza de trabajo, de modo que se origina calor en forma de pérdidas por corrientes parásitas (el llamado efecto skin o efecto pelicular) esto se utiliza, por ejemplo, para calentar una pared de un bote (véase la patente US 5,690,851 A). Se conocen también inductores correspondientes, por ejemplo, por las patentes US 5,101,086 A y US 7,022,951 B1. Cuanto más delgada sea la pared de una pieza de trabajo tanto mayor tiene que ser la frecuencia de la fuente de corriente alterna y, por tanto, del campo magnético alterno generado para que se oponga una resistencia eléctrica suficientemente grande a las corrientes parásitas generadas en la pieza de trabajo, de modo que se pueda generar calor suficiente por efecto de las pérdidas por corrientes parásitas.

Se conoce por la patente US 4,740,663 A una unidad de calentamiento por inducción por medio de la cual se puede inducir energía eléctrica en el perímetro metálico de un soporte de lámina metálica de una tapa para un recipiente, de modo que se caliente la tapa y ésta se una con el recipiente por la acción del calor. La unidad de calentamiento por inducción presenta un núcleo magnético con dos tramos de forma de U dispuestos uno enfrente de otro, estando dispuesta una bobina dentro de un tramo. Por medio de las alas opuestas de un lado del núcleo magnético se aprisiona la tapa, mientras que entre las alas opuestas del otro lado se encuentra un entrehierro. Se presenta un circuito magnético cerrado, en donde cada dos alas opuestas forman un polo. En la tapa situada entre las alas de un lado se provoca un calentamiento parcial por efecto de corrientes parásitas y por pérdidas de remagnetización. La tapa, que une con otra las dos alas de un polo o de un lado del núcleo magnético, establece, por así decirlo, un cortocircuito del campo magnético entre los dos polos del circuito magnético.

Los dispositivos conocidos de calentamiento inductivo, que se denominan también inductores, son alimentados con energía de alta frecuencia, y para cada pieza de trabajo de una dimensión determinada es necesario típicamente un inductor propio con dimensiones adecuadas. Los materiales diferentes hacen también frecuentemente necesario un inductor de tipo diferente, tal como ocurre, por ejemplo, en piezas de trabajo de aluminio en comparación con piezas de trabajo de una aleación de acero, ya que este material influye con especial fuerza sobre el acoplamiento. Si se debe utilizar el inductor en una instalación con un dispositivo de transporte, puede ocurrir entonces en los inductores conocidos que las guías típicamente metálicas establezcan una unión operativa con un inductor dispuesto cerca de la pieza de trabajo y sean también calentadas.

El problema de la presente invención consiste en crear un dispositivo y un procedimiento de calentamiento inductivo con los que se puedan calentar uniformemente piezas de trabajo eléctricamente conductoras que estén configuradas en forma de un bucle cerrado y que consistan en materiales diferentes y tengan dimensiones o tamaños diferentes.

Por pieza de trabajo que está configurada en forma de un bucle cerrado se entiende una pieza de trabajo que presenta una abertura confinada, es decir, una abertura que está rodeada completamente por un borde, tal como, por ejemplo, piezas de trabajo anulares o piezas de trabajo elípticas, cuadradas o rectangulares que presentan una abertura confinada que está configurada, por ejemplo, en forma circular, elíptica, cuadrada o rectangular. Tales piezas de trabajo se emplean, por ejemplo, como piezas brutas de tapa para la fabricación de tapas que están provistas de una lámina, especialmente una lámina arrancable o una lámina desprendible, es decir, una lámina que presenta una orejeta de arranque o de desprendimiento, pudiendo aplicarse la lámina como se ha descrito al principio sobre la pieza bruta de tapa mediante sellado o pegado.

El problema se resuelve por medio de un dispositivo de calentamiento inductivo con las características de la reivindicación 1 y por medio de un procedimiento de calentamiento inductivo con las características de la reivindicación 10. El dispositivo de calentamiento inductivo según la invención puede denominarse también inductor.

El dispositivo de calentamiento inductivo según la invención comprende un núcleo magnético de forma de U con dos alas, estando dispuesta sobre al menos un...

1. Dispositivo de calentamiento inductivo de una pieza de trabajo eléctricamente conductora (2) que está configurada en forma de un bucle cerrado, con un núcleo magnético (3) de forma de U dotado de dos alas (4), estando dispuesta sobre al menos un ala (4) del núcleo magnético (3) de forma de U una bobina eléctricamente conductora (5) y pudiendo conectare ésta a una fuente de corriente alterna, caracterizado porque esta prevista una culata magnética (6) que está dispuesta a distancia de al menos un extremo libre de un ala (4) del núcleo magnético (3) de forma de U, de modo que se forma un circuito magnético cerrado con al menos un entrehierro (7), habiéndose elegido la altura del entrehierro (7) de tal manera que la pieza de trabajo eléctricamente conductora (2) pueda hacerse pasar sin contacto por el entrehierro (7).

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque sobre cada ala (4) del núcleo magnético (3) de forma de U está dispuesta al menos una bobina eléctricamente conductora (5), estando arrolladas las bobinas (5) en sentidos contrarios y pudiendo conectarse éstas a una fuente de corriente alterna, y porque la culata magnética (6) está dispuesta a distancia de los extremos libres de ambas alas (4) del núcleo magnético de forma de U, de modo que se forma un circuito magnético cerrado con dos entrehierros (7).

3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la superficie de al menos el ala (4) a la que está asociado el al menos un entrehierro (7) por el cual puede hacerse pasar la pieza de trabajo eléctricamente conductora (2), está configurada de tal manera que encaja ajustadamente en la abertura (10) confinada por la pieza de trabajo eléctricamente conductora (2).

4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la culata magnética (6) está configurada en forma de I o en forma de U.

5. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la al menos una bobina (5) está formada por al menos un cordón.

6. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el núcleo magnético (3) de forma de U y la al menos una bobina (5) están encapsulados con una masa de encapsulamiento eléctricamente aislante, en particular conductora del calor.

7. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el núcleo magnético (3) de forma de U está provisto de una refrigeración, especialmente una refrigeración por agua.

8. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, aparte del núcleo magnético (3) de forma de U, está previsto un núcleo magnético adicional de forma de U, de tal manera que la al menos una bobina asociada a al menos un ala (4) del núcleo magnético (3) de forma de U está asociada también a un ala del núcleo magnético adicional de forma de U.

9. Uso del dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores para calentar una pieza bruta de tapa con una abertura confinada, especialmente en una instalación para la fabricación de tapas con una lámina.

10. Procedimiento de calentamiento inductivo de una pieza de trabajo eléctricamente conductora (2) que está configurada en forma de un bucle cerrado, con un dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por los pasos siguientes: