11 Número de publicación: Int. Cl. 7 : B08B 3/ Agente: Ruo, Alessandro

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1 19 OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS ESPAÑA 11 Número de publicación: Int. Cl. 7 : B08B 3/12 12 TRADUCCIÓN DE PATENTE EUROPEA T3 86 Número de solicitud europea: Fecha de presentación: Número de publicación de la solicitud: Fecha de publicación de la solicitud: Título: Procedimiento de limpieza de una pieza metálica. 73 Titular/es: FORWARD TECHNOLOGY INDUSTRIES rue de Forand, Z.I. Ville-La-Grand 74 Annemasse Cédex, FR 4 Fecha de publicación de la mención BOPI: Inventor/es: Scotto, Alain y Janin, Jean Louis 4 Fecha de la publicación del folleto de la patente: Agente: Ruo, Alessandro ES T3 Aviso: En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicación en el Boletín europeo de patentes, de la mención de concesión de la patente europea, cualquier persona podrá oponerse ante la Oficina Europea de Patentes a la patente concedida. La oposición deberá formularse por escrito y estar motivada; sólo se considerará como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de oposición (art del Convenio sobre concesión de Patentes Europeas). Venta de fascículos: Oficina Española de Patentes y Marcas. C/Panamá, Madrid

2 1 ES T3 2 DESCRIPCIÓN Procedimiento de limpieza de una pieza metálica. La presente invención se refiere a un procedimiento de limpieza y un dispositivo para la puesta en marcha de este procedimiento, procedimiento que permite extraer cuerpos extraños (polvo, arena, residuos de materia...) y suciedades del interior de recintos rígidos huecos cuya forma compleja y sinuosa no permite acceder fácilmente a las zonas a limpiar. Contempla más particularmente un procedimiento de limpieza de piezas metálicas destinadas ventajosamente a la industria del automóvil o aeronáutica, como por ejemplo los cárters de la caja de cambio de velocidades, las culatas de motor, los cuerpos de bomba o cualquier otra pieza. Los procedimientos tradicionales de limpieza de piezas utilizan diversas técnicas, como por ejemplo las vibraciones de baja frecuencia, la circulación de fluidos de alta presión, la cavitación de un fluido por cubas de ultrasonidos (habiendo depositado previamente la pieza en la cuba), el granallado con bolas de acero o vidrio, o incluso un método manual por medio de un escobillón o una brocha. En el caso de limpieza de piezas metálicas macizas esencialmente a base de aluminio o aleaciones de aluminio y que no presentan una dureza similar a la del hierro colado o el acero, las técnicas de granallado corren el riesgo de deteriorar la pieza y además la granalla no puede llegar a los extremos de los conductos de sección reducida, que son muy numerosos en una culata de motor, por ejemplo. Se entiende fácilmente que las técnicas manuales no son industrialmente transferibles a una producción de piezas en serie. Dado que estas piezas se producen en fundición, quedan residuos de arena, escorias e incluso virutas de fabricación en el interior de los conductos de lubricación o de enfriamiento, que son extremadamente difíciles de eliminar, incluso mediante técnicas de vibraciones de baja frecuencia o por cavitación de fluido en una cuba de ultrasonidos, particularmente el fluido ya no está en cavitación dentro de los pequeños conductos. Se conocen por las patentes DE y DE , procedimientos que utilizan vibraciones de frecuencia elevadas de tipo ultrasonoro para retirar los depósitos presentes en una pieza metálica. La presente invención prevé por tanto paliar estos inconvenientes proponiendo un modo de funcionamiento de un procedimiento industrial de limpieza por vibración que ofrece un excelente rendimiento, incluso dentro de las tortuosidades de una pieza maciza de fundición. Con este fin, el procedimiento de limpieza por vibración de una pieza metálica, especialmente producida en fundición, se caracteriza porque: - se dispone la pieza a tratar en una bandeja soporte en un recipiente lleno de fluido, - se posiciona en contacto con la pieza al menos un generador de vibración, se excita por medio de generadores un modo propio de vibración de la pieza, lo que pone en cavitación el fluido que está bañando el interior de la pieza, trabajando los generadores de vibración en contacto con la pieza según un ciclo de funcionamiento de las fuentes vibratorias, que se optimiza por un procedimiento de gestión del estado de las fuentes. Según una característica ventajosa, el dispositivo para la puesta en marcha del procedimiento objeto de la invención se caracteriza porque incluye una cavidad posicionada sobre una mesa solidaria con un armazón de una máquina, estando esta cavidad provista de un soporte elástico sobre el que descansa la pieza a tratar, bañándose el conjunto en un fluido que, en caso necesario, puede ponerse en circulación mediante una bomba conectada a la cavidad, soportando el armazón además al menos un generador de vibraciones en contacto con dicha pieza, que permite excitar al menos un modo propio de esta última. Otras características y ventajas de la presente invención se deducirán de la descripción realizada a continuación, en referencia a los dibujos anexos que ilustran un ejemplo de realización desprovisto de toda característica limitadora. En las figuras: - la figura 1 ilustra un dispositivo que permite poner en marcha el procedimiento objeto de la invención. - la figura 2 es una vista en sección que ilustra otro modo de realización de un dispositivo para la puesta en marcha del procedimiento objeto de la invención. - la figura 3 es una vista en sección que ilustra el posicionamiento de la pieza en su recipiente de limpieza. Según un modo preferido de realización del procedimiento objeto de la invención, se dispone la pieza 7 a tratar dentro de una cavidad llena de un fluido de limpieza 8, especialmente un líquido, recubriendo el fluido la totalidad o parte de la pieza 7 con el fin de disminuir la energía necesaria para su puesta en vibración bañando al mismo tiempo particularmente el conjunto de los canales e intersticios de esta última. La cavidad descansa sobre una mesa 4 solidaria con un armazón 1 de máquina e incluye un soporte elástico 6 sobre el que descansa la pieza 7 a limpiar. Es necesario que el soporte sea lo suficientemente elástico para evitar una reflexión de inercia demasiado elevada en los generadores de vibración 2, 3. Una flexibilidad excesiva del soporte 6 elimina la puesta en resonancia de la pieza 7. En ocasiones resulta necesario, con el fin de aumentar la eficacia de la onda incidente, crear una reverberación por la añadidura, entre la pieza 7 y el soporte elástico 6, de un yunque de reacción (ver la figura 2) compuesto de una pluralidad de plataformas metálicas 1, 16, acordadas en la frecuencia incidente de la fuente o en una frecuencia propia de la pieza, pudiendo estas plataformas estar unidas entre sí por una pieza 17 de masa determinada por la experiencia. La pieza 7 debe estar orientada de forma que los conductos o las cavidades a limpiar sigan siendo extremos libres (ver la figura 3) en relación con los puntos de acción de las fuentes (2,3) o de reacción de las plataformas (1,16). A continuación en el recipiente, estando la pieza 7 apoyada en su soporte elástico 6 y bañada en el fluido 8 apropiado, se pone en resonancia a través de una pluralidad de generadores de vibración 2, 3. Según otro modo de realización, el soporte elástico 6 se sustituye por un accionador 14 cuyos movimientos se podrán controlar. De manera ventajosa, estos generadores de vibra- 2

3 3 ES T ción 2, 3 son cabezas de ultrasonidos, comúnmente denominadas sonotrodos, estando los ultrasonidos producidos por un elemento vibrante movido por un sistema piezoeléctrico o por un dispositivo magnetoestrictivo. Los martillos o los generadores de vibraciones funcionan de manera preferente a una frecuencia comprendida entre 1 y khz. Estas cabezas 2, 3 son desplazadas por el armazón 1 de la máquina y convergen con la ayuda de una pluralidad de accionadores 14 realizados a partir de elementos neumáticos, hidráulicos, mecánicos o eléctricos tales como gatos o motores, en dirección a la pieza 7 siguiendo ejes no necesariamente paralelos. Los sonotrodos se aplican en contacto con la pieza 7 en puntos de acción determinados de forma experimental, de manera que la pieza adquiera, mediante martilleo, un modo propio de resonancia. El modo de resonancia de la pieza 7 se alcanza tan más rápidamente cuando se conjuga la acción de los generadores de vibración 2, 3 y las fuerzas de contacto bajo la presión de los accionadores solidarios de los generadores. La puesta en resonancia de la pieza 7 hace surgir una puesta en cavitación del fluido 8 en el que se baña la pieza 7, y más en particular, la cavitación del fluido 8 se propaga igualmente por los conductos de sección reducida y los intersticios presentes en la pieza. El régimen turbulento extremadamente intenso del fluido que reina en la totalidad de las tortuosidades de la pieza 7, genera la limpieza de éstas, arrastrando el fluido en cavitación las suciedades y los residuos. El fluido en régimen turbulento (-o fluido que puede presentarse en forma de un fluido líquido o gaseoso) durante su fase de limpieza, que inicialmente no está manchado, se cargará en la medida de los residuos que van a desempeñar la función de cuerpo abrasivo, mejorando así la eficacia de la limpieza. Se prevé disponer una bomba 9 provista de un filtro adecuado en el circuito del fluido, recibiendo el recipiente la pieza 7 que está provista además de un orificio de entrada 11 y de salida 12 para dicho fluido, respectivamente conectado a los extremos del conducto 13 que soporta la bomba 9 y el filtro. Con el fin de mantener una eficacia máxima en la limpieza, la bomba 9 funciona de forma intermitente durante el reciclaje del fluido 8 para conservar en éste una concentración óptima de residuos, deteniendo el filtro sólo una parte de las suciedades. Según el tipo de suciedades o de residuos a eliminar, la acción mecánica de limpieza bajo el efecto de la cavitación del fluido se completará según las necesidades mediante una acción química, pudiendo comportar el fluido, total o parcialmente, un disolvente o una lejía. A fin de limitar la energía incidente necesaria, y esto en particular para las piezas de masa muy importante, tales como los bloques motor, el volumen de fluido podrá limitarse sólo a los conductos o cavidades a limpiar por aprisionamiento o por circulación controlada. Por otra parte, en función de las aplicaciones contempladas, a veces resulta necesario utilizar, no un recipiente clásico (que no se excita por los generadores 2, 3), sino una cuba similar a la usada durante los procedimientos de limpieza por ultrasonidos (en ese caso, la cuba está unida a un generador de ultrasonidos que la pone en resonancia). En esta aplicación, los dos modos de resonancia, uno procedente de la cuba y otro de la pieza 7, se conjugan en el fluido 8 en circulación, lo cual aumenta la intensidad de la cavitación del fluido y en consecuencia, la eficacia de la limpieza. Como hemos visto con anterioridad, la energía necesaria para la puesta en resonancia de la pieza 7 de fundición o la obligación de aumentar la transmisión en un conjunto de zonas perfectamente delimitadas, requiere el uso de una pluralidad de generadores de ultrasonidos (sonotrodos) que pueden tanto trabajar de manera simultánea como de manera alternativa siguiendo un protocolo cíclico establecido en función del resultado en la pieza 7. Muy a menudo es además necesario optimizar el acoplamiento entre las fuentes vibratorias 2, 3 y la pieza 7 a poner en resonancia mediante la adición de un movimiento sinusoidal o discontinuo propio de cada uno de los generadores de vibración. Según un primer método, se desacopla al menos una de las fuentes vibratorias unidas al armazón de la máquina por medio de un dispositivo elástico ajustable, en particular con la ayuda de un resorte tarable, con el fin de optimizar la rigidez del sistema oscilante. Según un segundo método, se controla la modulación del esfuerzo aplicado sobre la pieza a vibrar mediante una realimentación de la presión de contacto de la fuente vibratoria sobre la pieza, por ajuste del esfuerzo transmitido a esta fuente de vibración por el accionador 14. Según un tercer método, se controla la intensidad de los choques aplicados a la pieza a vibrar mediante una realimentación de velocidad o de aceleración del desplazamiento alternativo de la fuente vibratoria, independientemente del régimen de vibración de la superficie de trabajo de esta fuente a través del accionador 14. Según un cuarto método, se modula la frecuencia de vibración de la fuente mediante una modulación de amplitud de la señal eléctrica suministrada al sistema piezoeléctrico o magnetoestrictivo bajo el efecto de una señal periódica de frecuencia inferior. En el caso de una fuente vibratoria con una banda pasante muy amplia, es posible modular la frecuencia dentro de los límites de esta banda. Estos cuatro métodos no limitativos que pueden combinarse entre ellos en caso necesario, tienen por objeto, por una parte evitar un estado estacionario en el que toda la energía suministrada sería reflejada más que absorbida por la pieza de fundición a poner en resonancia, y por otra parte optimizar una frecuencia de contacto de la fuente vibratoria (sonotrodo) sobre uno o varios modos propios de vibración de dicha pieza. Queda bien entendido que la presente invención no se limita a los ejemplos de realización descritos y representados con anterioridad, sino que engloba todas las variantes. 6 3

4 ES T3 6 REIVINDICACIONES 1. Procedimiento de limpieza por vibración de una pieza metálica, especialmente producida en fundición, caracterizada porque: - se dispone la pieza (7) a tratar en una bandeja soporte (6) en un recipiente () lleno de fluido (8), - se posiciona en contacto con la pieza (7) al menos un generador de vibración (2,3), - se excita por medio de generadores (2, 3) un modo propio de vibración de la pieza (7), lo que pone en cavitación el fluido (8) que está bañando el interior de la pieza (7), trabajando los generadores de vibración (2, 3) en contacto con la pieza (7) según un ciclo de funcionamiento de las fuentes vibratorias (2, 3), que se optimiza por un procedimiento de gestión del estado de las fuentes Procedimiento de limpieza según la reivindicación 1, caracterizado porque los generadores de vibración (2, 3) funcionan a una frecuencia comprendida entre 1 y khz. 3. Procedimiento de limpieza según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el recipiente () en el que descansa la pieza (7) es puesto en resonancia. 4. Procedimiento de limpieza según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los generadores de vibración (2, 3) en contacto con la pieza (7) trabajan de forma simultánea.. Procedimiento de limpieza según la reivindicación gestión de las fuentes (2, 3) consiste en desacoplar al menos una de las fuentes vibratorias unidas al armazón de la máquina por medio de un dispositivo elástico ajustable, en particular con la ayuda de un resorte tarable. 6. Procedimiento de limpieza según la reivindicación gestión de las fuentes (2, 3) consiste en controlar la modulación del esfuerzo aplicado sobre la pieza (7) a vibrar mediante una realimentación de la presión de contacto de la cabeza del generador sobre la pieza (7) por ajuste del esfuerzo transmitido al generador de vibración por el accionador (14). 7. Procedimiento de limpieza según la reivindicación gestión de las fuentes (2, 3) consiste en controlar la intensidad de los choques aplicados a la pieza a vibrar mediante una realimentación de velocidad o de aceleración del desplazamiento alternativo de la fuente vibratoria, independientemente del régimen de vibración de la superficie de trabajo de esta fuente, y esto a través del accionador (14). 8. Procedimiento de limpieza según la reivindicación gestión de las fuentes consiste en modular la frecuencia de vibración de la fuente (2, 3) mediante una modulación de amplitud o frecuencia de la señal eléctrica suministrada al sistema piezoeléctrico o magnetoestrictivo bajo el efecto de una señal periódica de frecuencia inferior. 9. Procedimiento de limpieza según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la pieza se orienta (7) de forma que los conductos o las cavidades a limpiar siguen siendo extremos libres en relación con los puntos de acción de las fuentes (2, 3) o de reacción de las plataformas (1, 16).. Procedimiento de limpieza según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el fluido (8) en cavitación se limita sólo a los conductos o cavidades a limpiar por aprisionamiento o por circulación controlada. 11. Dispositivo para la puesta en marcha del procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a, caracterizado porque incluye un recipiente () posicionado sobre una mesa (4) solidaria con el armazón (1) de una máquina, estando este recipiente () provisto de un soporte elástico (6) o de un accionador (14) sobre el que descansa la pieza (7) a tratar, bañándose el conjunto en un fluido (8) puesto en circulación mediante una bomba conectada al recipiente (), soportando el armazón (1) además al menos un generador (2,3) de vibración en contacto con dicha pieza (7) lo que permite excitar al menos un modo propio de esta última. 12. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado porque los generadores de vibración (2,3) son cabezas de ultrasonidos, estando los ultrasonidos producidos por un elemento vibrante movido por un sistema piezoeléctrico o por un dispositivo magnetoestrictivo. 13. Dispositivo según una de las reivindicaciones 11 ó 12, caracterizado porque la bomba (9) funciona de forma intermitente durante el reciclaje del fluido (8) para conservar en éste una concentración óptima de residuos, deteniendo el filtro () sólo una parte de las suciedades. 14. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado porque el fluido (8) comporta, total o parcialmente, un disolvente o una lejía. 1. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizado porque los generadores de vibración (2, 3) entran en contacto con la pieza (7) a través de accionadores (14) unidos al armazón (1), siendo estos últimos eventualmente desembragables. 16. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 1, caracterizado porque se interpone entre la pieza (7) y el soporte elástico (6) un yunque de reacción. 17. Dispositivo según la reivindicación 16, caracterizado porque el yunque de reacción está constituido por una pluralidad de plataformas metálicas (1, 16), que pueden acordarse en una frecuencia de vibración de la fuente o de la pieza, y eventualmente unidas entre sí por una pieza (17) de masa predeterminada. 18. Dispositivo según una cualquiera de las reivin- 6 4

5 7 ES T3 8 dicaciones 11 a 17, caracterizado porque los accionadores (14) comportan en particular elementos neumáticos, hidráulicos, mecánicos o eléctricos, estando éstos orientados en dirección a la pieza (7) siguiendo ejes no necesariamente paralelos NOTA INFORMATIVA: Conforme a la reserva del art del Convenio de Patentes Europeas (CPE) y a la Disposición Transitoria del RD 2424/1986, de de octubre, relativo a la aplicación del Convenio de Patente Europea, las patentes europeas que designen a España y solicitadas antes del , no producirán ningún efecto en España en la medida en que confieran protección a productos químicos y farmacéuticos como tales. Esta información no prejuzga que la patente esté o no incluida en la mencionada reserva.

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