Monitor de entrada y pasador para un sistema de ruptura de costra.

Un sistema (10) para controlar selectivamente el movimiento de un pistón (44) entre una primera y segunda posiciones,

el sistema (10) comprende:

un cilindro (34) que tiene una pared externa (36) que define una cámara interna (42), en donde el pistón (44) está dispuesto de manera deslizable dentro de la cámara interna (42) y sella contra la pared externa (36) y divide la cámara interna (42) hacia una cámara superior e inferior (42a, 42b);

un controlador (24) selectivamente accionado para posibilitar la comunicación fluida entre un dispositivo (20) y una fuente de fluido presurizada (26; 60, 62);

un sistema de control (65);

una válvula de control (64) accionada selectivamente para posibilitar la comunicación fluida entre el sistema de control (65) y la fuente de fluido presurizada (26; 60, 62), el sistema de control (65) impulsa selectivamente el pistón (44) entre la primera y segunda posiciones en respuesta a la válvula de control (64);

y en donde el sistema de control (65) comprende:

una válvula de control inferior (68) accionada selectivamente para posibilitar el flujo de fluido presurizado a la cámara inferior (42b) de la cámara interna (42) para impulsar el pistón (44) a la primera posición; una válvula de control superior (66) accionada selectivamente para posibilitar el flujo de fluido presurizado a la cámara superior (42a) de la cámara interna (42) para impulsar el pistón (44) a la segunda posición;

una válvula de monitoreo (70) accionada selectivamente para hacer escapar el flujo de fluido presurizado, en donde la válvula de monitoreo (70) permanece accionada hasta que la válvula de control (64) se deshabilita; un sistema de detección (55) para manipular la fuente de fluido presurizada (26; 60, 62) al sistema de control (65) y la válvula de monitoreo (70);

y caracterizada por qué: el sistema comprende un mecanismo de pasador (149) que incluye un pasador (152) que es capaz selectivamente de enganchar un lado inferior del pistón (44) dentro de la cámara interna (42) a través de una abertura (153) sobre el cilindro (34) cuando ocurre una pérdida de fluido presurizado, en donde el pasador en la posición enganchada evita que el pistón (44) viaje hacia abajo a la segunda posición.

Monitor de entrada y pasador para un sistema de ruptura de costra Campo técnico La presente invención se relaciona de manera general con dispositivos accionados por potencia de fluido y más particularmente con un monitor de entrada y un pasador para un sistema de ruptura de costra.

Antecedentes Los sistemas de válvula se utilizan comúnmente en varias operaciones o procesos para controlar el flujo de fluido a y desde un cilindro u otro de tales dispositivos de accionamiento que tienen un miembro o armadura que efectúa un trabajo móvil. Sin embargo, el dispositivo no está constantemente en movimiento, manteniéndose el miembro que efectúa el trabajo en una posición estacionaria durante varias porciones de la operación. Se ha encontrado entonces que mantener la presión completa del control de la línea durante periodos cuando el miembro que efectúa el trabajo móvil está en la posición estacionaria es un desperdicio de la energía requerida para correr los compresores u otras de tales fuentes de potencia de fluido.

El escape de fluido ocurre inevitablemente en el dispositivo operado con potencia de fluido o en sistemas o subsistemas relacionados. Mantener la presión completa del control de línea y el flujo con el fin de compensar tales escapes se ha encontrado que es costoso y un desperdicio en términos de uso de energía, especialmente en sistemas tales como aquellos descritos anteriormente donde se requiere que se mantenga el miembro que efectúa el trabajo móvil en una posición estacionaria durante varias porciones de la operación del sistema.

Un sistema particular que emplea tales dispositivos es un sistema para procesar no tal fundido. Los sistemas de procesamiento típicos incluyen un gran receptáculo para retener una masa de metal fundido. La superficie del metal fundido se expone generalmente a la atmosfera y así ocurre una transferencia de calor exotérmica desde la masa, enfriando de esta manera la superficie superior de la masa y formando una costra. La formación de la costra afecta el procesamiento del material, de tal forma que los dispositivos operados con potencia de fluido son comúnmente empleados para romper intermitente la costra. Como resultado, se gasta energía innecesariamente en mantener los dispositivos operados con potencia de fluido en una posición estacionaria.

En el evento de que la presión de fluido se pierda dentro de los dispositivos operados con potencia de fluido, estos dispositivos pueden venir en contacto extendido con el metal fundido. Este contacto con el metal fundido da como resultado en una transferencia de calor desde la masa a los dispositivos y puede originar que los dispositivos se incrusten en el metal fundido. Se ha encontrado que este tipo de contacto reduce la eficiencia de la energía por que se requiere calor adicional para compensar la pérdida de calor a través de la transferencia de calor.

La EP 0032363 describe un dispositivo de aseguramiento para asegurar un pistón de cilindro en una posición de extremo, en donde el dispositivo de aseguramiento asegura el pistón del cilindro solo en el evento de una caída de presión determinada del fluido presurizado.

La EP 1255049 describe un sistema de control neumático para controlar de manera selectiva el movimiento de un dispositivo de ruptura de costra.

Resumen de la invención Los inventores de la presente invención han reconocido estos y otros problemas asociados con los dispositivos de ruptura de costra. Para este fin, los inventores han inventado un sistema para controlar de manera selectiva el movimiento de un pistón entre la primera y segunda posiciones, el sistema comprende un controlador accionado selectivamente para posibilitar la comunicación fluida entre un dispositivo y una fuente de fluido presurizada, una válvula de control para posibilitar la comunicación fluida entre un sistema de control y una fuente de fluido presurizada, un sistema de detección para identificar la primera y segunda posiciones del pistón y en respuesta manipular la fuente de fluido presurizada al pistón, una válvula de monitoreo accionada selectivamente para agotar el flujo de fluido presurizado, y un mecanismo de pasador capaz selectivamente de acoplar el pistón cuando ocurre una pérdida de fluido presurizado.

Breve descripción de los dibujos La Figura 1 es una vista en perspectiva de un sistema de fundición para procesar metales fundidos, que incluye un dispositivo de ruptura de costra de acuerdo con una realización de la invención.

La Figura 2 es una vista esquemática de un dispositivo de ruptura de costra en un modo operativo de acuerdo con una realización de la invención.

La Figura 3 es una vista esquemática del dispositivo de ruptura de costra en un modo operativo de acuerdo con una realización de la invención.

La Figura 4 es una vista esquemática de un dispositivo de ruptura de costra en un modo operativo de acuerdo con una realización de la invención.

La Figura 5A es una vista en explosión de un mecanismo de pasador en una posición deshabilitada de acuerdo con una realización de la invención.

La Figura 5B es una vista en explosión de un mecanismo de pasador en una posición accionada de acuerdo con una realización de la invención.

La Figura 6 es una vista esquemática de un dispositivo ruptor de costra con el pasador en una posición accionada de acuerdo con una realización de la invención.

Descripción detallada Con referencia a la Figura 1, se muestra un sistema para procesar materiales fluidos, más particularmente, metal fundido. En una realización de ejemplo, el sistema 10 opera un proceso de aluminio fundido; sin embargo, se apreciará que se puede sustituir por cualquier otro metal fundido o material similar.

El sistema incluye un crisol 12 para retener una masa 14 de metal fundido. Una superficie superior 16 de la masa 14 se abre a la atmosfera, por medio de la cual ocurre la transferencia de calor desde la masa 14 dando como resultado la formación de una costra en la superficie superior 16 de la masa 14. Una fuente de calor 18 se incluye y se dispone generalmente por debajo y alrededor del crisol 12 para mantener la temperatura de la masa 14 en o por encima de la temperatura de transición a líquido. La fuente de calor 18 puede suministrar cualquier tipo de calor adecuado, que incluye la inducción o conducción de calor. La temperatura de transición a líquido puede variar dependiendo del material de masa particular 14. Una pluralidad de dispositivos de ruptura de costra 20 se dispone por encima del crisol 12 y acoplan selectivamente la superficie superior 16 de la masa 14 para romper la costra, si se forma en la superficie superior 16. Se puede apreciar que el número de dispositivos de ruptura de la costra 20 puede variar dependiendo del área de la superficie superior 16. Una herramienta de recogido u otra de ruptura se unen a cada dispositivo de ruptura de costra 20 para enganchar negativamente la costra formada en la superficie superior 16 de la masa 14.

Los dispositivos de ruptura de costra 20 están en comunicación eléctrica con un controlador 24. El controlador 24 controla los dispositivos de ruptura de costra 20 para moverlos de una primera posición a una segunda posición, o engancharlos y retirarlos de la costra formada en la superficie superior 16. Además, los dispositivos de ruptura de costra 20 están cada uno en comunicación fluida con una fuente de fluido presurizado 26. La fuente de fluido presurizado 26 puede ser, por ejemplo, aire comprimido, aceite, agua, o cualquier otra fuente de potencia de fluido. De acuerdo con una realización de ejemplo, la fuente de fluido presurizada 26 puede suministrar un fluido presurizado y fluido de accionamiento de aproximadamente 100 psi. Se apreciará que la presión de 100 psi es simplemente a manera de ejemplo y que la presión puede variar de acuerdo con los requisitos de diseño.

La pluralidad de dispositivos de ruptura de costra 20 tiene diseño y función similar que los otros. Por lo tanto, un dispositivo de ruptura de costra simple 20 se describirá en detalle aquí. El dispositivo de ruptura de costra 20 generalmente incluye una porción de trabajo 30 y una porción de control 32. La porción de control 32 interconecta la porción de trabajo 30 con el controlador 24 y la fuente de fluido presurizada 26. Adicionalmente, la porción de control 32 controla la operación de la porción de trabajo 30 y tres modos generales: estático, de ruptura y de retorno. Cada uno de los tres modos se describe en detalle adicional adelante.

Con referencia a las Figuras, la porción de trabajo 30 del dispositivo de ruptura de costra 20 incluye un cilindro 34 que tiene una pared externa cilíndrica 36 y unas paredes de extremo superior e inferior... [Seguir leyendo]

1. Un sistema (10) para controlar selectivamente el movimiento de un pistón (44) entre una primera y segunda posiciones, el sistema (10) comprende:

un cilindro (34) que tiene una pared externa (36) que define una cámara interna (42) , en donde el pistón (44) está dispuesto de manera deslizable dentro de la cámara interna (42) y sella contra la pared externa (36) y divide la cámara interna (42) hacia una cámara superior e inferior (42a, 42b) ;

un controlador (24) selectivamente accionado para posibilitar la comunicación fluida entre un dispositivo (20) y una fuente de fluido presurizada (26; 60, 62) ;

un sistema de control (65) ;

una válvula de control (64) accionada selectivamente para posibilitar la comunicación fluida entre el sistema de control (65) y la fuente de fluido presurizada (26; 60, 62) , el sistema de control (65) impulsa selectivamente el pistón (44) entre la primera y segunda posiciones en respuesta a la válvula de control (64) ;

y en donde el sistema de control (65) comprende:

una válvula de control inferior (68) accionada selectivamente para posibilitar el flujo de fluido presurizado a la cámara inferior (42b) de la cámara interna (42) para impulsar el pistón (44) a la primera posición;

una válvula de control superior (66) accionada selectivamente para posibilitar el flujo de fluido presurizado a la cámara superior (42a) de la cámara interna (42) para impulsar el pistón (44) a la segunda posición;

una válvula de monitoreo (70) accionada selectivamente para hacer escapar el flujo de fluido presurizado, en donde la válvula de monitoreo (70) permanece accionada hasta que la válvula de control (64) se deshabilita;

un sistema de detección (55) para manipular la fuente de fluido presurizada (26; 60, 62) al sistema de control (65) y la válvula de monitoreo (70) ; y caracterizada por qué: el sistema comprende un mecanismo de pasador (149) que incluye un pasador (152) que es capaz selectivamente de enganchar un lado inferior del pistón (44) dentro de la cámara interna (42) a través de una abertura (153) sobre el cilindro (34) cuando ocurre una pérdida de fluido presurizado, en donde el pasador en la posición enganchada evita que el pistón (44) viaje hacia abajo a la segunda posición.

2. El sistema (10) de la reivindicación 1, en donde cada una de las válvulas de control superior e inferior (66, 68) incluye además un piloto (72, 74) en comunicación fluida con la válvula de monitoreo (70) .

3. El sistema (10) de la reivindicación 1, en donde el sistema de detección comprende:

una válvula de detección superior (56) accionada selectivamente mediante la válvula de control (64) para posibilitar el flujo de fluido presurizado a la válvula de control inferior (68) ; y una válvula de detección inferior (58) accionada selectivamente por la válvula de monitoreo (70) para posibilitar el flujo de fluido presurizado a un cilindro de alimentación de mineral (154) y la válvula de monitoreo (70) .

4. El sistema (10) de la reivindicación 3, en donde la válvula de detección superior (56) está en comunicación fluida entre la válvula de control inferior (58) y la fuente de fluido presurizada (26; 60, 62) .

5. El sistema (10) de la reivindicación 3, en donde la válvula de detección inferior (58) está en comunicación fluida entre la válvula de monitoreo (70) y la fuente de fluido presurizada (26; 60, 62) .

6. El sistema (10) de la reivindicación 1, en donde el pasador (152) está en comunicación operable con la fuente de fluido presurizada (26; 60, 62) ; en donde el mecanismo de pasador comprende además

un miembro de empuje (158) en comunicación operable con el pasador (153) y la fuente de fluido presurizada (26; 60, 62) para posibilitarle al pasador (152) enganchar selectivamente el pistón (44) .

7. El sistema (10) de la reivindicación 6, en donde el miembro de empuje (158) le posibilita selectivamente al pasador (152) enganchar el pistón (44) cuando el sistema experimenta una pérdida de fluido presurizado.

8. El sistema (10) de la reivindicación 1, en donde la porción de control (32) conecta selectivamente una porción de trabajo (30) del dispositivo (20) con el controlador (24) y la fuente de fluido presurizada (26; 60, 62) en donde la porción de trabajo (30) incluye el cilindro (34) que define la cámara interna (42) ; en donde el dispositivo (20) está en la primera posición cuando el pistón (44) está dispuesto dentro de la cámara superior (42a) y en la segunda posición cuando el pistón (44) está dispuesto dentro de la cámara inferior (42b) ;

en donde la válvula de control (64) incluye un puerto de entrada (82) , un puerto de salida (86) , un puerto de escape (84) y un miembro de empuje (88) ;

en donde la válvula de monitoreo (70) incluye una pluralidad de puertos (90, 92, 94, 96) en comunicación fluida selectiva la una con la otra;

en donde el mecanismo de pasador (149) incluye un puerto de entrada (156) y un miembro de empuje (158) ;

en donde la válvula de control superior (66) incluye un puerto de entrada (110) , un puerto de salida (114) , un puerto de escape (112) y un miembro de empuje (108) ; La válvula de control superior (66) desplaza el dispositivo (20) a la segunda posición en respuesta a la válvula de control (64) que posibilita la comunicación fluida entre el dispositivo (20) y la fuente de fluido presurizada (26; 60, 62) ;

en donde la válvula de control inferior (68) incluye un puerto de entrada (120) , un puerto de salida (124) , un puerto de escape (122) y un miembro de empuje (118) ; la válvula de control inferior (68) desplaza el dispositivo (20) a la primera posición en respuesta a la válvula de control (64) evitando la comunicación fluida entre el dispositivo (20) y la fuente de fluido presurizada (26; 60, 62) ; y comprende además:

una válvula de detección superior (56) que incluye un accionador mecánico (126) , un puerto de entrada (128) , un puerto de salida (130) y un miembro de empuje (132) ;

una válvula de detección inferior (58) que incluye un accionador mecánico (134) , un puerto de entrada (136) , un puerto de salida (138) y un puerto de escape (140) y un miembro de empuje (142) .

9. El sistema (10) de acuerdo con la reivindicación 8, en donde el dispositivo incluye además un crisol (12) para retener una masa (14) de material fundido

10. El sistema (10) de acuerdo con la reivindicación 8, en donde el dispositivo comprende además una pluralidad de dispositivos de ruptura de costra (20) capaces de romper selectivamente la superficie superior (16) de la masa (14) de material fundido.

11. El sistema (10) de acuerdo a la reivindicación 8, entre cada una de las válvulas de control superior e inferior (66, 68) que incluye además un piloto (72, 74) en comunicación fluida con la válvula de monitoreo (70) para accionar cada una de las válvulas de control superior e inferior (66, 68) .

12. El sistema (10) de acuerdo a la reivindicación 8 en donde la válvula de detección superior (56) está en comunicación operable con el pistón (44) y es selectivamente accionada para posibilitar el flujo de fluido presurizado a la válvula de control inferior (68) .

13. El sistema (10) de acuerdo con la reivindicación 8, en donde la válvula de detección inferior (58) está en comunicación operable con el pistón (44) y accionada selectivamente para posibilitar el flujo de fluido presurizado a la válvula de monitoreo (70) .

14. El sistema (10) de acuerdo a la reivindicación 8, en donde el miembro de empuje (158) del mecanismo de pasador (149) está en comunicación operable con el pasador (152) y la fuente de fluido presurizada (26; 60, 62) para posibilitarle al pasador (152) enganchar selectivamente el dispositivo (20) .

15. El sistema (10) de la reivindicación 1, en donde el dispositivo es un dispositivo de ruptura de costra;

en donde el pasador (152) está en comunicación selectiva con la fuente de fluido presurizada (26; 60, 62) , el pasador (152) se mantiene en la primera posición durante el modo estático de operación, un modo de impulsión de operación, y un modo de retorno de operación del dispositivo de ruptura de costra; y además comprende:

un miembro de empuje (158) en comunicación operable con el pasador (152) y la fuente de fluido presurizada (26; 60, 62) , el miembro de empuje (158) es mantenido en una primera posición por la fuerza ejercida desde la fuente de fluido presurizada durante el modo estático de operación, el modo de impulsión de operación, y el modo de retorno de operación del dispositivo de ruptura de costra (20) ;

En donde el miembro de empuje (158) se mueve a la segunda posición cuando la fuente de fluido presurizada está por debajo de una presión predeterminada, originando de esta manera que el pasador (152) enganche el dispositivo (20) .

16. El sistema (10) de acuerdo a la reivindicación 15, en donde el dispositivo (20) comprende además una pluralidad de dispositivos de ruptura de costra (20) capaces de romper selectivamente una superficie superior (16) de una 10 masa (14) de un material fundido.

17. El sistema (10) de la reivindicación 1, en donde el cilindro (34) comprende además: una pared superior (38) , y una pared de extremo inferior (40) , en donde la pared exterior (36) , la pared extremo superior (38) y la pared de extremo inferior (40) definen dicha cámara interna (42)

18. El sistema (10) de acuerdo con la reivindicación 8, en donde la porción de trabajo (30) comprende: una pared de extremo superior (38) , y una pared de extremo inferior (40) , en donde la pared externa (36) , la pared de extremo superior (38) y la pared de extremo inferior (40) definen la cámara interna (42) .

19. El sistema (10) de acuerdo con la reivindicación 15, en donde el cilindro (34) comprende además: 20 una pared de extremo superior (38) , y una pared de extremo inferior (40) , en donde la pared externa (36) , la pared de extremo superior (38) y la pared de extremo inferior (40) definen dicha cámara interna (42) .

20. El sistema (10) de acuerdo a la reivindicación 19, en donde el pasador (152) se ubica próximo a la pared externa (36) y externamente con respecto a dicho cilindro (34) .