PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO PARA ENFRIAR RAPIDAMENTE PIEZAS DE TRABAJO.

Procedimiento para enfriar una pieza de trabajo (1), en el que se introduce la pieza de trabajo (1) en una zona de refrigeración (10) que limita con una caja fría (3),

y en el que se alimenta un medio refrigerante a la caja fría (3), comprendiendo el medio refrigerante un gas licuado o una mezcla de gases licuados, cuyo calor de evaporación se emplea para refrigerar la caja fría (3) y para refrigerar la superficie de la pieza de trabajo (1), caracterizado porque el medio refrigerante sale de la caja fría (3) por una o varias boquillas (5) y es conducido a la zona de refrigeración (10) a través de dicha boquilla o boquillas (5)

Procedimiento y dispositivo para enfriar rápidamente piezas de trabajo.

La invención concierne a un procedimiento para enfriar una pieza de trabajo, en el que se introduce la pieza de trabajo en una zona de refrigeración que limita con una caja fría, y en el que se alimenta un medio refrigerante a la caja fría, comprendiendo el medio refrigerante un gas licuado o una mezcla de gases licuados cuyo calor de evaporación se emplea para refrigerar la caja fría y para refrigerar la superficie de la pieza de trabajo.

Asimismo, la invención se refiere a un dispositivo para enfriar una pieza de trabajo que comprende una caja fría con una alimentación para un medio refrigerante y una zona de refrigeración para recibir la pieza de trabajo, limitando la caja fría y la zona de refrigeración una con otra y estando configurada la alimentación de una manera adecuada para introducir gas licuado o una mezcla de gases licuados.

Se conocen un gran número de procedimientos y dispositivos de enfriamiento. Por ejemplo en el ámbito del tratamiento térmico se utilizan desde hace siglos un gran número de procedimientos y dispositivos para refrigerar y enfriar bruscamente piezas de trabajo. Son corrientes, por ejemplo, el enfriamiento brusco en líquidos tales como aceites, agua, emulsiones u otras, así como el enfriamiento brusco en sales o con ayuda de gases. Los gases se utilizan convencionalmente de múltiples formas, tal como, por ejemplo, bajo alta presión, con lo que se incrementa la capacidad del gas para transportar energía calorífica. Con el mismo objetivo se procede según el estado de la técnica a poner en contacto gases, bajo una alta velocidad relativa, con la superficie caliente de una pieza de trabajo que debe ser enfriada. Según un procedimiento relativamente reciente, el llamado "enfriamiento rápido con gas", se pone en contacto gas a alta presión y alta velocidad de salida con la superficie caliente de la pieza de trabajo que se debe enfriar.

El documento GB 1 287 325 A revela un dispositivo para enfriar secuencialmente piezas de trabajo que se transportan a través de una cámara térmicamente aislada y que se enfrían por evaporación de nitrógeno líquido que se alimenta a la cámara.

El documento US 5,083,436 revela un dispositivo para enfriar y contraer piezas de trabajo que se transportan hacia una estación de tratamiento en una línea de producción que presenta una cámara de refrigeración, un equipo de transporte, al menos una tubería que discurre sustancialmente vertical para transportar un líquido criógeno desde un baño hasta una salida colocada por encima del baño, cubas para almacenar el baño de líquido criógeno, chapas de desviación para decelerar la corriente contraria de gas criógeno y una compuerta que retiene el gas en la cámara de refrigeración.

Como estado de la técnica no publicado todavía se conoce un procedimiento de enfriamiento para tubos y otros semiproductos (por ejemplo, varillas, perfiles, alambre y similares), en el que las piezas de trabajo a refrigerar son enfriadas en forma de paquetes o bien individualmente por medio de un campo de boquillas adaptado en su forma, a través del cual se insufla gas sobre las piezas de trabajo, mientras estas piezas de trabajo se mueven a través del campo de boquilla. El campo de boquillas puede estar aquí confinado también con adaptación de forma dentro de su alojamiento. Sin embargo, el resultado del enfriamiento podría ser aún mejor, especialmente para piezas de trabajo con una temperatura de partida de más de 550ºC.

El cometido de la invención consiste en proporcionar un procedimiento mejorado y un dispositivo para la puesta en práctica de este procedimiento de enfriamiento de piezas de trabajo.

El problema planteado se resuelve por el lado del procedimiento por el hecho de que la pieza de trabajo se introduce en una zona de refrigeración que limita con una caja fría, y porque se alimenta un medio refrigerante a la caja fría, comprendiendo el medio refrigerante un gas licuado o una mezclas de gases licuados cuyo calor de evaporación se emplea para refrigerar la caja fría y para refrigerar la superficie de la pieza de trabajo, y saliendo el medio refrigerante de la caja fría a través de una o varias boquillas y siendo dicho medio conducido a la zona de refrigeración a través de dicha boquilla o boquillas.

Según la invención, se utiliza el gas introducido en la zona de refrigeración a través de las boquillas -en estado líquido o gaseoso- para refrigerar la pieza de trabajo por convección. Por otro lado, el medio refrigerante refrigera también la caja fría que limita con la zona de refrigeración. De esta manera, se refuerza la transmisión de calor por radicación dominante especialmente a altas temperaturas.

Como medio refrigerante se utiliza preferiblemente un gas licuado o una mezcla de gases en forma líquida y gaseosa, cuyo calor de evaporación se emplea para refrigerar la caja fría y/o para refrigerar la superficie de la pieza de trabajo. El entorno de la pieza de trabajo es llevado con ello a una temperatura que hace posible un enfriamiento especialmente efectivo de la pieza de trabajo. Especialmente para el caso de que la pieza de trabajo presente una alta temperatura de partida de más de 550ºC, se puede tener en cuenta con el procedimiento según la invención el predominio de la cesión de calor por radiación calorífica que se presenta en este rango de temperatura en comparación con la cesión de calor por transporte de calor o por convección.

La utilización de gas licuado o de una mezcla de gases en forma líquida y gaseosa presenta, además de la temperatura en particular ventajosamente baja que se consigue con ello, las ventajas de un proceso limpio respetuoso con el medio ambiente en el que se puede prescindir de una limpieza ulterior de la pieza de trabajo, no se presenta corrosión originada por el proceso y se puede controlar bien el desarrollo del proceso sobre la base de la buena capacidad de dosificación del medio refrigerante. En conjunto, está disponible un procedimiento de enfriamiento sumamente efectivo en un dispositivo con solamente una pequeña extensión espacial.

Preferiblemente, se evapora en su totalidad o en parte el gas licuado o la mezcla de gases licuados en la caja fría, empleándose el calor de evaporación en su totalidad o en parte para refrigerar la caja fría.

Como alternativa o adicionalmente, el gas licuado o una mezcla de gases en forma líquida y gaseosa entra ventajosamente en acción, en su totalidad o en parte, por evaporación directa sobre la superficie de la pieza de trabajo, empleándose el calor de evaporación en su totalidad o en parte para refrigerar la superficie de la pieza de trabajo.

Según un perfeccionamiento especialmente ventajoso de la invención, la pieza de trabajo se mueve a través de la zona de refrigeración, estando adaptada la zona de refrigeración a la forma de la pieza de trabajo, de modo que, por un lado, el medio refrigerante permanece en la zona de refrigeración durante un tiempo suficientemente largo para que la superficie de la pieza de trabajo pueda ceder una cantidad suficiente de calor al medio refrigerante y, por otro lado, el medio refrigerante entonces calentado abandona la zona de refrigeración con alta velocidad.

Preferiblemente, el gas licuado o una mezcla de gases en forma líquida o gaseosa es introducido en la zona de refrigeración con una alta velocidad de flujo.

De manera especialmente preferida, se utiliza como gas licuado nitrógeno licuado, hidrógeno licuado, helio licuado o argón licuado. Según una ejecución ventajosa, se utiliza como mezcla de gases licuados una mezcla de dos o más de los gases licuados anteriormente citados.

De manera especialmente ventajosa, se añaden al gas licuado o a la mezcla de gases licuados uno varios componentes adicionales. Por ejemplo, se mezclan dióxido de carbono y/o metano con el gas licuado o con la mezcla de gases licuados.

Por el lado del dispositivo, el problema planteado se resuelve por medio de un dispositivo para enfriar una pieza de trabajo que comprende una caja fría con una alimentación para un medio refrigerante y una zona de refrigeración para recibir la pieza de trabajo, en donde la caja fría y la zona de refrigeración limitan una con otra y en donde la alimentación está concebida en forma adecuada para la introducción de gas licuado o una mezcla de gases licuados, y que se caracteriza porque una o varias boquillas están montadas en la caja fría de modo que el medio refrigerante salga de dicha caja fría a través de...

1. Procedimiento para enfriar una pieza de trabajo (1), en el que se introduce la pieza de trabajo (1) en una zona de refrigeración (10) que limita con una caja fría (3), y en el que se alimenta un medio refrigerante a la caja fría (3), comprendiendo el medio refrigerante un gas licuado o una mezcla de gases licuados, cuyo calor de evaporación se emplea para refrigerar la caja fría (3) y para refrigerar la superficie de la pieza de trabajo (1), caracterizado porque el medio refrigerante sale de la caja fría (3) por una o varias boquillas (5) y es conducido a la zona de refrigeración (10) a través de dicha boquilla o boquillas (5).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se evapora total o parcialmente el gas licuado o la mezcla de gases licuados en la caja fría (3), empleándose el calor de evaporación en su totalidad o en parte para refrigerar la caja fría (3).

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque se evapora total o parcialmente el gas licuado o la mezcla de gases licuados en la zona fría (10), empleándose el calor de evaporación en su totalidad o en parte para refrigerar la superficie de la pieza de trabajo.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la pieza de trabajo (1) se mueve a través de la zona de refrigeración (10) durante el enfriamiento.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la zona de refrigeración (10) está adaptada a la forma de la pieza de trabajo (1), de modo que el medio refrigerante recorre únicamente un camino muy pequeño (9) entre la boquilla o las boquillas (5), a través de las cuales se introduce el medio refrigerante, y la superficie de la pieza de trabajo.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque se introduce el gas licuado o la mezcla de gases licuados en la zona de refrigeración (10) con una alta velocidad de flujo.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque como gas licuado se utiliza nitrógeno licuado, hidrógeno licuado, helio licuado o argón licuado.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque como mezcla de gases licuados se utiliza una mezcla de dos o más de los gases licuados citados en la reivindicación 7.

9. Procedimiento según la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque se añaden uno o varios componentes adicionales al gas licuado o a la mezcla de gases licuados.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque se mezclan dióxido de carbono y/o metano con el gas licuado o con la mezcla de gases adecuados.

11. Dispositivo para enfriar una pieza de trabajo (1), que comprende una caja fría (3) con una alimentación (4) para un medio refrigerante y una zona de refrigeración (10) para recibir la pieza de trabajo (1), en donde la caja fría (3) y la zona de refrigeración (10) limitan una con otra y en donde la alimentación (4) está concebida en forma adecuada para la introducción de gas licuado o una mezcla de gases adecuado, caracterizado porque una o varias boquillas (5) están dispuestas en la caja fría (3) de modo que el medio refrigerante salga de dicha caja fría (3) por la boquilla o boquillas (5) y sea conducido a la zona de refrigeración (10) a través de dicha boquilla o boquillas (5).

12. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado porque la caja fría (3) está prevista como equipo para evaporar el gas licuado o la mezcla de gases licuados.

13. Dispositivo según la reivindicación 11 ó 12, caracterizado porque la caja fría (3) está configurada con una forma adaptada a la forma de la pieza de trabajo (1), de modo que está prevista únicamente una distancia muy pequeña (9) entre las boquillas (5) para el medio refrigerante y la superficie de la pieza de trabajo.

14. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado porque la caja fría (3) está subdividida en dos o más tramos (8) de la misma que están distanciados uno de otro por medio de una respectiva rendija (7) presente en la zona de las boquillas.

15. Uso del dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14 para enfriar piezas de trabajo metálicas (1), especialmente para enfriar tubos u otros semiproductos tales como varillas, perfiles o alambre.