MX2014002070A - Prensa de vibracion de vacio para formar losas de piedra de material compuesto diseñadas. - Google Patents

Abstract

Una prensa de vibración de vacío para elaborar losas de piedra de material compuesto aplica tanta o más vibración y presión que una prensa Breton convencional, mientras que pesa menos, cuesta menos de fabricar, proporciona tiempos de ciclo de prensa más cortos, y requiere menos consumo de energía; en lugar de hacer vibrar toda la cámara de vacío, la prensa incluye dispositivos de vibración dentro de la cámara de vacío los cuales hacen vibrar solamente el aparato de prensado; en lugar de más de 100 toneladas, la prensa hace vibrar menos de 5000 libras (2,268 kg) de aparato, utilizando menos de 25 hp en lugar de 100-300 hp; en modalidades, bloques de reducción de volumen de vacío reducen el volumen que va a ser evacuado dentro de la cámara; modalidades utilizan gatos mecánicos y muelles o bolsas de aire para proporcionar una fuerza de prensado controlada y grosor de losa uniforme de manera precisa; la vibración puede ser vertical y/u horizontal, lineal y/o circular, y mecánica y/o ultrasónica; las losas pueden ser insertadas y retiradas en una banda transportadora o en charolas separadas sobre rodillos.

Description

PRENSA DE VIBRACION DE VACIO PARA FORMAR LOSAS DE PIEDRA DE MATERIAL COMPUESTO DISEÑADAS CAMPO DE LA INVENCION La invención se refiere a losas de piedra de material compuesto, y de manera más particular a aparatos de prensa vibratoria para elaborar losas de piedra de material compuesto .

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Las losas de piedra y mosaicos de material compuesto fabricados, los cuales en ocasiones se refieren aqui generalmente como "losas de cuarzo" se han producido desde mediados de la década de los 80' s. Estos típicamente incluyen 90-93% de contenido de piedra, con el restante 7-10% siendo resina, pigmento y aditivos, los cuales en ocasiones se refieren aquí genéricamente como "aglutinante". El método más comúnmente utilizado para producir losas de piedra fabricadas generalmente se refiere como el método "Bretón" o "Bretonstone" debido a que el principal proveedor del equipo que es utilizado para elaborar las losas de piedra de material compuesto es Bretón Spa de Italia. En particular, la Prensa de Vibración de Vacío Bretón y copias de la misma juegan un papel clave en la producción de dichas losas de piedra .

La figura 1 ilustra los pasos básicos utilizados para fabricar losas de piedra utilizando el método Bretón. Primero se preparan 100 las materias primas. Típicamente, esto incluye preparar una mezcla que contiene, aproximadamente 65% de gránulos de piedra 102 tal como cuarzo triturado, granito, espejo y/o vidrio en tamaños de gránulo de 0.2 mm hasta 6 mm o incluso 15 mm. Se incluye también aproximadamente 25% de polvo de cuarzo" 104, donde el término "polvo de cuarzo" genéricamente se refiere a uno o más minerales en polvo tal como el sílice y/o cuarzo, por lo regular en un tamaño mínimo de aproximadamente 325 mesh (menos 45 mieras) . Por último se incluye aproximadamente 7 a 10% de resina 106, típicamente con aditivos tales como el catalizador 108, mezclas de pigmento 110, y un medio de dispersión.

Después que las materias primas son pesadas y medidas, estas son t ansportadas a una mezcladora 112 y son mezcladas juntas 114. Típicamente, la mezcladora es cargada con los gránulos de piedra, y después se añade la resina y los pigmentos y la combinación es mezclada hasta que las partículas y gránulos quedan completamente humedecidos. Para propósitos de diseño de color, se pueden emplear dos, tres o más mezcladoras, cada una con un color diferente de materia prima y pigmentos. Esto se ilustra en la figura 2.

El polvo de cuarzo entonces es agregado mientras continúa el mezclado. Cuando se combina con la resina, el polvo de cuarzo forma una pasta que sirve como el aglutinante entre los gránulos de piedra. Los materiales mezclados entonces son formados en una sola losa 116, ya sea en un molde de caucho, un molde de metal, o sobre una ho a de papel u otro vehículo conveniente que puede ser utilizado para transportar la losa formada hacia la prensa de vibración de vacío .

Una vez que se ha transferido a la prensa, la losa formada es simultáneamente evacuada, vibrada y prensada 118 para compactar el material mezclado, remover aire de la mezcla de manera que no habrá vacíos en la losa terminada, y hacerla plana. El modo y tiempo de prensado también ayuda a crear la mezcla deseada de los diversos materiales y colores en la losa. El grado e intensidad del mezclado, y vibración afectarán los colores y apariencias de la losa terminada. Un ejemplo de los parámetros utilizados en el paso de prensado 118 pudieran ser: - evacuar a una presión de 1-100 torr; - aplicar la placa de prensa con una fuerza descendente de 0.01 a 300 psi; aplicar vibración con una frecuencia de aproximadamente 1000-5000 rpm y una amplitud de 0.05 a 2 mm; y - continuar lo anterior durante aproximadamente 20-280 segundos para producir una losa prensada libre de vacíos.

Una vez que la losa ha sido prensada, ésta es transportada a un horno o alguna otra ubicación para curado 120. Dependiendo del adhesivo (resina) utilizado para aglutinar las partículas en la losa, el proceso de curado y endurecimiento puede ocurrir a temperatura ambiente o a una temperatura elevada, y puede requerir de unos pocos minutos hasta muchas horas. Después del curado y endurecimiento, la losa es devuelta a la temperatura ambiente (es caso de haberse aplicado calor) .

La losa curada entonces es rectificada y pulida 122 a un grosor deseado y termina, utilizando tecnología similar a lo que se utiliza para rectificar, calibrar y después pulir losas de piedra de granito naturales convencionales. El resultado final 124 es una losa de cuarzo terminada, también referida como una losa de piedra diseñada, una losa de piedra de material compuesto, una losa de piedra hecha por el hombre, y otras expresiones similares.

Aunque la prensa Bretón y el proceso Bretón son efectivos, estos tienen varias desventajas asociadas con el estilo Bretón del equipo de prensado y procedimiento, y con equipo y procedimientos similares comercializados por otros fabricantes. Con referencia a la figura 3, la prensa Bretón 300 incluye una cubierta de prensa/ cámara de vacio 302 que también es el alojamiento para los motores vibratorios 304 montados a una placa de vibración 306 y suspendida por bolsas de aire 308 y monturas de vibración similar. La cubierta de prensa 302 es montada sobre postes neumáticos 310 de manera que ésta puede ser ba ada sobre una losa formada 312 que típicamente es puesta en la prensa sobre una banda transportadora 314 que corre entre la cubierta de prensa y una base de prensa 316. La prensa Bretón 300 emplea potencia y peso masivos para simultáneamente aplicar un vacío, vibración y presión descendente a la prensa formada 312. La cubierta de prensa 302 y los mecanismos incluidos 304, 306, 308 pesan aproximadamente 15,000 libras (6,804 kg ) , y la base de prensa 316 pesa aproximadamente 30,000 libras (13,608 kg). Al mismo tiempo, la prensa Bretón 300 por lo regular pesa de 50,000 a 75,000 libras (22,680 a 34,020 kg). Además, ésta debe ser anclada a un bloque de vibración amortiguada 318 de concreto que se fija debajo del piso de concreto 320 y rodeada por un material aislante de vibración 322. El bloque 318 tiene aproximadamente 20' (6 metros) de largo por 15' (4.5 metros) de ancho por 15' (4.5 metros) de profundidad y pesa otras 100-300 toneladas.

También, la cámara de vacío de acero/ cubierta de prensa (302), la cual típicamente tiene una forma de caja rectangular, es construida masivamente para soportar la fuerza de vacío y los efectos destructivos a largo plazo de la vibración.

Además, debido a que la losa formada 312 está colocada sobre una base sólida 316 que está atornillada a un bloque de concreto 318, el cual por sí mismo pesa 30,000 a 40, 000 libras (13,608 a 18,144 kg), se debe aplicar una enorme fuerza de vibración (aproximadamente 100 a 300 hp a 1000 a 5000 rpm) para hacer vibrar de manera apropiada la losa. Esencialmente, para prensar y hacer vibrar una losa de cuarzo 312 que pesa 400-1500 libras (181.44 - 680.4 kg), se requiere que la prensa Bretón 300 haga vibrar un mecanismo 302, 316 que pesa de 50,000 a 75,000 libras (22,680 a 34,020 kg ) , más el bloque de concreto 318 al que está atornillado. Además, la placa de prensa 306 que comprime la losa y la montura 308 para los motores vibratorios es similarmente masiva.

También, el tiempo del ciclo de vibración de vacío por losa para la prensa Bretón 300 es aproximadamente 70-200 segundos, lo cual consume tiempo, y la prensa hecha por Bretón 300 cuesta aproximadamente 6 a 7 millones de dólares americanos, lo cual es muy costoso.

Por lo tanto, lo que se necesita es una prensa vibratoria de vacío que pueda aplicar vacío, vibración y presión en cantidades similares a una prensa Bretón pero con un costo significativamente inferior de requerimientos de energía vibratoria y fabricación, y con tiempos de prensado más cortos .

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION Una prensa de vibración de vacío para elaborar losas de piedra de material compuesto aplica tanta o más vibración y presión a una losa de cuarzo formada que una prensa Bretón convencional, mientras que pesa menos, cuesta menos de fabricar, proporcionan tiempos de ciclo de prensa más cortos, y requiere menos consumo de energía hacer vibrar la losa en comparación con una prensa Bretón. Se estima que la prensa de la presente invención se puede fabricar a un costo de aproximadamente $750,000 dólares americanos.

En modalidades, en lugar de una cámara de vacío rectangular con enorme fuerza y peso, la prensa de la presente invención utiliza una cámara cilindrica de peso ligero dentro de la cual están suspendidos un mecanismo de vibración y soporte de losa. En contraste a la prensa Bretón tradicional, la cámara de vacío de la presente invención no se pone a vibrar, sino que en realidad está aislada contra toda vibración. Este enfoque hace viable utilizar cualquier tipo de diseño y/o construcción para la cámara de vacío, incluyendo diseños cilindricos de peso ligero, y también diseños rectangulares y masivos si asi se desea.

En lugar de vibrar una prensa de 50,000-75,000 libras (22, 680 a 34, 020 kg) y su bloque de concreto base de 100+ toneladas (requiriendo 100-300 hp), la prensa de la presente invención solamente requiere vibrar aproximadamente 3000 a 5000 libras (1,360.8 a 2,268 kg ) de maquinaria y losa, lo cual requiere únicamente alrededor de 15 a 25 hp .

La parte de la prensa que se pone a vibrar se refiere aquí como el Mecanismo de vibración y Prensado (VPM) . El VPM es simple y ligero, comprendiendo un Armazón de Soporte de Tabla de Prensa de Vibración, o VPT-SF, una tabla de vibración, una placa de prensa y mecanismo de prensado, y uno o más Dispositivos de Vibración (VD's).

El Armazón de Soporte de Tabla de Prensa de Vibración (VPT-SF) es fijado o atornillado al interior de la cámara de vacio. La tabla de vibración es conectada a y subida desde el armazón de soporte con muelles de aire, bolsas u otro mecanismo conveniente que permite que la tabla de vibración se mueva libremente sin transmitir un exceso de vibración al armazón de soporte o a la cámara de vacío. La placa de prensa y el mecanismo de prensado son soportados por arriba de la losa formada, y son bajados, colocados de manera precisa, y puestos a vibrar para lograr la compactación requerida de los componentes del ' material de losa. Los Dispositivos de vibración (VD's) son montados al fondo de la tabla de prensa y/o en la parte superior de la placa de prensa, y ocasionan que la losa de cuarzo y todo el mecanismo de prensa de vibración vibren, pero no provocan que la cámara de vacio vibre de manera apreciable.

Definición de términos Observar que los siguientes términos son utilizados con las definiciones indicadas en este documento.

Losas de cuarzo: Este término se refiere genéricamente a losas de piedra de material compuesto hechas por el hombre.

Otros términos que son utilizados como sinónimo y de manera intercambiable incluyen: losas de piedra diseñadas; losas de piedra aglomeradas; losas de cuarzo; losas de cuarzo ? piedra de material compuesto; losas de piedra hechas por el hombre; y losas de piedra aglomeradas.

Gránulos de piedra (SG): Este término se refiere genéricamente a partículas de piedra (con frecuencia piedra basada en cuarzo o sílice) o de otros materiales duros tales como vidrio, granito, mármol y similares, con tamaños en el rango de aproximadamente 200 mieras hasta 2-3 centímetros. El término se utiliza de manera intercambiable aquí con los términos agregados y gránulos.

Polvo de cuarzo (QP) : Este término se refiere a material en polvo que varia en tamaño de aproximadamente 1 miera a aproximadamente 300 mieras. En la industria, el QP por lo regular es cuarzo finamente triturado y/o fresado o arena de sílice. El término se utiliza aquí de manera intercambiable con los términos polvo de sílice, polvo de cuarzo y rellenador. Este está fácilmente disponible a nivel mundial en un tamaño generalmente estándar de menos 325 mesh, y puede ser hecho de mármol (carbonatos de calcio), vidrio, granito o cualquier otro material que pueda estar en polvo y que pueda ser utilizado para elaborar losas de cuarzo.

Resina: en la industria de las losas de cuarzo la resina típicamente es, por motivos económicos, una resina termoendurecida de poliéster modificado. El término resina se utiliza en este documento para hacer referencia a cualquier resina y/o sistema adhesivo con la capacidad de adherir el rango de gránulos de piedra y piezas de polvo de cuarzo que son utilizados para formar una losa de cuarzo. Ejemplos incluyen epoxi, uretano, acrílico, éster vinilico, resinas de silicona, e incluso adhesivos cementosos basados en las diversas formas de cemento tipo hidráulico. Cuando la resina es un material de poliéster, entonces ésta puede incluir diversos aditivos que afectan la velocidad del curado y especialmente la adhesión de la resina a granitos y minerales basados en cuarzo y/o sílice.

Prensa: Este término se utiliza aquí para hacer referencia a cualquier máquina o dispositivo que simultáneamente pueda aplicar un vacío, un prensado mecánico descendente, y vibración a una losa de cuarzo durante el proceso de producción. El término se utiliza de manera intercambiable aquí con los términos prensa de vibración de vacío y WP.

Prensado: Este término se utiliza aquí para hacer referencia al proceso de aplicar simultáneamente vacío, presión descendente, y vibración a niveles e intensidades seleccionadas .

La presente invención es una prensa de vibración de vacío de peso ligero, eficiente en energía y de bajo costo para formar losas de piedra de material compuesto comprimiendo y haciendo vibrar simultáneamente las losas bajo vacío. La prensa incluye una cámara de vacío, un armazón de soporte de tabla de vibración fijo dentro de la cámara de vacío, un sistema de aislamiento de vibración fijo al armazón de soporte de tabla de vibración, una tabla de vibración soportada por el sistema de aislamiento de vibración, el sistema de aislamiento de vibración proporcionando al menos un aislamiento de vibración parcial entre el armazón de soporte de tabla de vibración y la tabla de vibración, un mecanismo de prensado que está configurado para comprimir una mezcla de losa entre el mecanismo de prensado y la tabla de vibración a una presión de entre 1 y 100 psi, y al menos un dispositivo de vibración configurado para hacer vibrar al menos uno de la tabla de vibración y el mecanismo de prensado. La cámara de vacio está configurada de manera que ésta rodea y encierra dentro de su espacio de vacio el armazón de soporte de tabla de vibración, el sistema de aislamiento de vibración, la tabla de vibración, la mezcla de losa, y el mecanismo de prensado.

Modalidades además incluyen al menos una bomba de vacio conveniente para evacuar la cámara de vacío.

Algunas modalidades además incluyen un mecanismo de transporte para transportar la mezcla de losa sobre y fuera de la tabla de vibración. En algunas de estas modalidades, el mecanismo de transporte incluye una banda transportadora. En algunas de estas modalidades, la cámara de vacío incluye una sección superior y una sección inferior, las secciones superior e inferior se pueden separar para permitir que la banda transportadora pase entre las secciones superior e inferior para llevar una mezcla de losa a la tabla de vibración y retirar una losa prensada de la tabla de vibración, las secciones superior e inferior se pueden sellar para formar un sello que permita la evacuación de la cámara durante el prensado de la mezcla de losa. Y en algunas de estas modalidades, la banda transportadora es más ancha que la cámara de vacío, y el sello se forma entre las secciones superior e inferior y la banda transportadora.

En diversas modalidades, el mecanismo de aislamiento de vibración incluye al menos uno de bolsas de aire y muelles.

Algunas modalidades además incluyen al menos un bloque de reducción de volumen de vacío dentro de la cámara de vacío, el bloque de reducción de volumen de vacío está configurado para llenar el espacio dentro de la cámara de vacío a fin de reducir un volumen de evacuación que está sujeto a evacuación durante el prensado de la mezcla de losa.

Otras modalidades además incluyen al menos un mecanismo de ajuste de espacio que está configurado para permitir el ajuste preciso de una separación entre el mecanismo de prensado y una mezcla de losa soportada por la tabla de vibración, dicho ajuste preciso tiene como resultado una losa de piedra de material compuesto prensada que tiene un grosor uniforme a través de su longitud y ancho. En algunas de estas modalidades, el mecanismo de ajuste de espacio incluye un gato mecánico. En algunas de estas modalidades, el gato mecánico es ayudado por un dispositivo de prensado para crear una presión descendente sobre el mecanismo de prensado. Y en algunas de estas modalidades, el dispositivo de prensado incluye al menos uno de una bolsa de aire, un cilindro de aire, y un muelle.

En algunas modalidades, el dispositivo de vibración puede aplicar vibración a la tabla de vibración a una frecuencia entre 100 rpm y 5000 rpm, y a una amplitud entre 0.001 y 3 mm de longitud. Y en algunas de estas modalidades, el dispositivo de vibración es impulsado por una fuerza que es al menos una de entre neumática, eléctrica, magnética e hidráulica .

En diversas modalidades, el dispositivo de vibración incluye un transductor ultrasónico que puede aplicar vibración al menos a uno de la mesa de vibración y el mecanismo de prensado a una frecuencia entre 1000 Hz y 5 MHz.

Y en algunas de estas modalidades, el dispositivo de vibración puede aplicar tanto vibraciones mecánicas como vibraciones ultrasónicas al menos a uno de la tabla de vibración y el mecanismo de prensado.

En algunas modalidades, el dispositivo de vibración puede aplicar vibración con respecto a un plano de la mezcla de losa en un modo de vibración y dirección que es al menos uno de vertical y lineal, vertical y circular, horizontal y lineal y horizontal y circular.

En las modalidades, una pluralidad de dispositivos de vibración está unida a uno de la tabla de vibración y el mecanismo de prensado, los dispositivos de vibración están sincronizados en frecuencia, fase y amplitud para aplicar vibración a una frecuencia y fase comunes y una amplitud uniforme sobre la mezcla de losa. En algunas de estas modalidades, una primera pluralidad de dispositivos de vibración está unida a la tabla de vibración, y una segunda pluralidad de dispositivos de vibración está unida al mecanismo de prensado. En algunas de estas modalidades, la primera pluralidad y la segunda pluralidad están sincronizadas en frecuencia y fase. En otras de estas modalidades, la primera pluralidad y la segunda pluralidad están sincronizadas en frecuencia y 180° fuera de fase. En otras de estas modalidades, la primera y segunda pluralidades están sincronizadas en frecuencia y 90° fuera de fase. En otras de estas modalidades, la primera pluralidad y la segunda pluralidad están sincronizadas en frecuencia y fuera de pase por un ángulo gue no es 180° y tampoco es 90°. En otras de estas modalidades, la primera pluralidad y la segunda pluralidad vibran a frecuencias diferentes. En otras de estas modalidades todavía, la primera pluralidad y la segunda pluralidad vibran a diferentes amplitudes. En otras de estas modalidades, al menos una de la primera pluralidad y la segunda pluralidad puede aplicar vibraciones mecánicas. Y en otras de estas modalidades todavía, al menos una de la primera pluralidad y la segunda pluralidad puede aplicar vibraciones ultrasónicas.

Las características y ventajas aquí descritas no son todas inclusivas y, en particular, muchas características y ventajas adicionales serán aparentes para un experto en la técnica en virtud de los dibujos, especificación y reivindicaciones. Además, se debiera observar que el lenguaje utilizado en la especificación ha sido seleccionado principalmente para facilidad de lectura y propósitos de instrucciones, y no para limitar el alcance de la materia sujeto inventiva.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La figura 1 es un diagrama de flujo que ilustra el proceso de producción general para elaborar losas de piedra de material compuesto de acuerdo con el proceso Bretón tradicional de la técnica anterior; La figura 2 es un diagrama de flujo que ilustra el mezclado y la combinación de una pluralidad de polvo, partículas de piedra y otros componentes que tienen diferentes colores y/u otras propiedades diferentes, de acuerdo con el proceso Bretón tradicional de la técnica anterior; La figura 3 es una ilustración en sección transversal de una prensa Bretón tradicional de la técnica anterior; La figura 4A es una vista lateral de una cámara de vacio en una modalidad de la presente invención que incluye puertas con bisagras en sus extremos; La figura 4B es una vista de extremo de la cámara de vacio de la figura 4A; La figura 5A es una vista superior de una cámara de vacio dividida en una modalidad de la presente invención que muestra una banda transportadora más ancha que la cámara de vacio y que pasa entre las secciones divididas de la cámara de vacio; La figura 5B es una vista lateral de la cámara de vacío dividida de la figura 5A; La figura 6A es una vista de extremo en sección transversal de una modalidad de la presente invención que muestra el mecanismo de prensa dentro de la cámara de vacio; La figura 6B es una vista en sección transversal de la modalidad de la figura 6A; La figura 6C es una vista en sección transversal de acercamiento de la modalidad de la figura 6B que muestra un mecanismo de soporte suspendiendo la tabla de prensa por arriba del armazón de soporte de prensa; La figura 6D es una vista superior de la placa de prensa de la figura 6A que ilustra el soporte de la placa de prensa mediante una pluralidad de gatos mecánicos; La figura 6E es una vista lateral de la placa de prensa de la figura 6D; La figura 6F es una vista en sección transversal de acercamiento de un gato mecánico y bolsa de aire que soporta una placa de prensa en una modalidad similar a la modalidad de la figura 6A; La figura 7 es una vista de extremo en sección transversal de la modalidad de la figura 6A que muestra únicamente los bloques de reducción de volumen de vacio dentro de la cámara de vacio; La figura 8A es una vista lateral en sección transversal que muestra losas de material compuesto que son entregadas a y retiradas de una cámara de vacío de una modalidad a través de una banda transportadora; y La figura 8B es una vista lateral en sección transversal que muestra losas de material compuesto que son entregadas a y retiradas de una cámara de vacío de una modalidad en charolas separadas sobre rodillos.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION La presente invención es una prensa de vibración de vacío para elaborar losas de piedra de material compuesto, en donde los mecanismos de prensado y vibración están contenidos dentro de la cámara de vacío, de manera que no hay necesidad de una cámara de vacío masivamente reforzada y no hay necesidad de hacer vibrar la cámara de vacío junto con la losa formada. La invención aplica tanta o más vibración y presión a una losa de cuarzo formada que una prensa Bretón convencional, mientras que pesa menos, cuesta menos de fabricar, proporciona tiempos de ciclo de prensa más cortos, y requiere menos consumo de energía para vibrar la losa en comparación con una prensa Bretón.

Con referencia a las figuras 4A y 4B (vistas lateral y de extremo, respectivamente), en lugar de una cámara de vacío rectangular con enorme fuerza y peso, la presente invención utiliza, en modalidades, una cámara cilindrica de peso ligero 400 dentro de la cual están suspendidos el mecanismo de vibración y el soporte de losa. En la modalidad de las figuras 4A y 4B, la cámara de vacío incluye una sección cilindrica 402 que termina en un extremo por una tapa de extremo 404 la cual está atornillada 406 en el lugar y en el otro extremo por una tapa de extremo 408 que está puesta con bisagras 410 y es mantenida en su lugar mediante abrazaderas 412 unidas a una brida 414. Ambas tapas de extremo 404, 408 incluyen puertas con bisagras 416 a través de las cuales se puede insertar dentro de la prensa una losa formada 312. Debido a que la cámara de vacío en sí misma 400 no es vibrada, en contraste con la prensa tipo Bretón tradicional 300, y en realidad está aislada de toda vibración, se puede utilizar virtualmente cualquier tipo de diseño o construcción para la cámara de vacío 400, incluso una cámara rectangular y masiva si así se desea.

Las figuras 5A y 5B son vistas superior y lateral, respectivamente, de una modalidad que incluye una cámara de vacío horizontalmente dividida 500 que forma un sello de vacío entre la cámara de vacío 500 y una banda transportadora 314, la banda transportadora es más ancha que la cámara de vacío 500 en sí misma. La banda transportadora 314 pasa entre una brida superior 502 y una brida inferior 504 de la cámara de vacío 500 para transportar una losa formada 312 entre una mitad superior de la cámara de vacio 506 y una mitad inferior de la cámara de vacío 508.

Con referencia a las figuras 6A y 6B, en lugar de hacer vibrar una prensa 302, 316 de 50,000-75,000 libras (22,680 a 34,020 kg) y su bloque de concreto base 318 de 100+ toneladas (requiriendo 100-300 hp), la prensa 400 de la presente invención solamente requiere hacer vibrar aproximadamente 3000 a 5000 libras (1,360.8 a 2,268 kg ) de maquinaria y losa, referido aquí como el Mecanismo de vibración y prensado o VPM, el cual solo requiere aproximadamente 15 a 25 hp . El VPM es relativamente simple y ligero, e incluye los siguientes elementos .

Un Armazón de Soporte de Tabla de Prensa de Vibración (VPT-SF) 600 está fijo o atornillado a través de ménsulas de soporte de tanque 602 al interior de la cámara de vacio 408, la cual es cilindrica en la modalidad de las figuras 6A y 6B. El VPT-SF 600 se puede colocar dentro de la cámara 408 retirando los Bloques de Reducción de Volumen de Vacío (WRB) 604, o soltando, desatornillando y deslizándolo hacia fuera de la cámara a través de la tapa de extremo de la cabeza de tanque con bisagras (416 de las figuras 4A y 4B) . En modalidades similares, el VPT-SF se puede deslizar o girar hacia fuera desde el interior de la cámara para propósitos de mantenimiento, lo cual reduce en gran medida los tiempos de mantenimiento .

Una tabla de vibración 604 está conectada y suspendida por encima del armazón de soporte 600 a través de muelles de aire y/o bolsas 606 con dispositivos de restricción de altura y nivelación apropiados (628 en la figura 6C) para mantener la nivelación y la altura de trabajo apropiadas. En la modalidad de la figura 6C, el dispositivo de nivelación incluye una barra o cadena de metal 628 y un mecanismo de ajuste de altura 620. En otras modalidades, en lugar de muelles de aire y bolsas, se utilizan muelles mecánicos u otro mecanismo conveniente que permite que la tabla de vibración 604 se mueva libremente lo suficiente para el modo de vibración seleccionado y sin transmitir una vibración excesiva al armazón de soporte 600 y cámara de vacío 408.

Una placa de prensa 612 y mecanismo de prensado 614 son soportados por encima de la losa formada 312 y son bajados, colocados con precisión, y puestos a vibrar para lograr la compactación requerida de los componentes del material de losa .

Los Dispositivos de Vibración (VD) 608, los cuales pueden ser dispositivos de vibración mecánicos tradicionales (impulsados por una fuente de energía neumática, eléctrica, magnética, hidráulica o alguna otra fuente de energía que crea vibración mecánica de frecuencia de aproximadamente 100-5000 rpm y amplitud de aproximadamente 0.001 a 1 rara de longitud) y/o transductores ultrasónicos (frecuencia de aproximadamente 1000-5 MHz), son montados en la parte inferior de la tabla de prensa 604 y/o en la parte superior de la placa de prensa 612.

Con respecto al plano de la losa 312 en sí misma, el modo de vibración puede ser vertical/ lineal , vertical/ circular, horizontal/lineal, horizontal/circular o cualquier combinación de los mismos. Los VD' s ocasionan que la losa de cuarzo 312 y todo el mecanismo de prensa de vibración (solo aproximadamente 3000-5000 libras (1,360.8 a 2,268 kg) del mecanismo) vibren, pero no ocasionan que la cámara de vacio 400 vibre de manera apreciable.

Dependiendo de las dimensiones de la losa que se va a prensar, en algunas modalidades una pluralidad de VD' s 608 está montada ya sea en el fondo de la tabla de prensa 604 o en la parte superior de la placa de prensa 612, o ambas (tal como se muestra en la figura 6F) . En estas modalidades, los VD' s están electrónica y/o mecánicamente sincronizados de manera que todos los VD's vibran en fase entre si, tanto en amplitud como en frecuencia, ocasionando que la pluralidad de VD's actúe como un dispositivo de vibración grande.

En modalidades donde un primer grupo de VD's está unido a la parte inferior de la tabla de prensa 604 y un segundo grupo de VD's está unido a la parte superior de la placa de prensa 612, cada grupo de VD's es sincronizado para vibrar en fase tanto en amplitud como en frecuencia dentro del grupo. Los dos grupos pueden estar sincronizados entre si en cualquiera de varias formas, incluyendo - sincronizados en fase y frecuencia, de manera que tanto la tabla de prensa 604 como la placa de prensa 612 suben y bajan al mismo tiempo; - sincronizados en frecuencia en fase opuesta, de manera que la tabla de prensa 604 sube cuando la placa de prensa 612 cae y viceversa, "prensando" asi de manera periódica y simultánea contra la losa de cuarzo 604; - sincronizados en frecuencia y 90° fuera de fase, de manera que a medida que la placa de prensa 612 está bajando, la tabla de prensa 604 se está moviendo lateralmente; - sincronizados en frecuencia y con alguna otra compensación de fase; - no sincronizados en frecuencia, es decir, los dos grupos operan a frecuencias diferentes; - operando a diferentes amplitudes, de manera que la vibración aplicada por los VD's del primer grupo a la tabla de prensa está a una amplitud diferente que la vibración aplicada por los VD's del segundo grupo a la placa de prensa; Y - cualquier combinación de los anteriores.

Observar que las modalidades de la presente invención aplican a vibraciones mecánicas y/o ultrasónicas utilizando cualquiera de estas combinaciones de VD's y combinaciones de fase, frecuencia y combinaciones de sincronización de fase, frecuencia y amplitud.

Con referencia a las figuras 6D y 6E, modalidades de la presente invención emplean gatos mecánicos de precisión 616 unidos a soportes de tornillo de prensa 618 para bajar la placa de prensa 612 y aplicar fuerza de prensado sobre la losa formada 312 durante la vibración. La figura 6D es una vista superior de una placa de prensa 612 suspendida por una pluralidad de gatos mecánicos 616 unidos a una pluralidad de soportes de tornillo de prensa 618. La figura 6E es una vista lateral de la placa de prensa 612, gatos mecánicos 616 y soportes de tornillo de prensa 618 de la figura 6D. En modalidades, los gatos mecánicos 616 pueden ser controlados para ba ar la placa de prensa 612 a una velocidad variable y definida de descenso para una posición de grosor apropiada lo cual permitirá que el material de losa se mueva o migre a través del área de losa, teniendo como resultado un grosor muy uniforme a través de toda el área de losa. Con referencia a la figura 6F, la fuerza de prensado de los gatos mecánicos de posicionamiento 616 se puede aumentar con la fuerza de muelles de aire, bolsas de aire 620, u otros dispositivos de prensado neumáticos o hidráulicos. En algunas modalidades, la fuerza de prensado es detectada y regulada, ya sea mediante la detección de la presión en las bolsas de aire 620 o mediante otro método de detección, y el posicionamiento de los gatos mecánicos 616 es controlado para mantener la placa de prensa 612 paralela a la tabla de prensa 604.

Debido a este método para bajar y colocar la placa de prensa vibratoria 612, modalidades de la presente invención permiten que las losas sean producidas con menos variación de grosor de lado a lado o extremo a extremo que las prensas Bretón tradicionales 300, reduciendo asi la cantidad de material promedio que se debe utilizar para producir una losa de grosor acabado determinado después de la rectificación. La tecnología de prensa tradicional suspende y ba a la placa de prensa 306 con bolsas de aire y/o muelles de aire grandes 308 y sin gatos mecánicos de precisión 616, y por lo tanto la capacidad de nivelación y paralelismo de la placa de prensa 306 con relación a la base de prensa 316 sobre la cual descansa la losa formada 312, es determinada únicamente por la nivelación de la distribución del material de losa 312 que ha sido esparcido en el proceso de formación de losa. Por lo tanto, un esparcimiento desigual tiene como resultado un grosor de losa desigual de extremo a extremo o lado a lado, lo cual significa que para mantener un grosor de losa terminado y post-calibración determinado, el grosor de losa formada promedio antes de la rectificación debe ser mayor, y esto incrementa la cantidad promedio de material de losa (y por lo tanto el costo) de la losa para cualquier grosor final determinado .

En algunas modalidades, se aplica vibración ultrasónica a la placa de prensado 612, la tabla de prensa de vibración 600, 604, o ambas, lo cual puede reducir sustancialmente el tiempo de ciclo de prensado. Esto es económicamente posible debido al peso ligero del soporte de losa 600, 604 y el mecanismo de vibración 608.

Al operar una prensa Bretón tradicional 300, se dedica un porcentaje significativo del tiempo del ciclo de prensado a evacuar la cámara de vacio por debajo de 100 Torr (y en algunos casos, incluso tan bajo como 1-5 Torr). El volumen de la cámara de vacio es un factor grande para determinar este tiempo. Este es uno de los motivos para la elección de una cámara de vacio rectangular de bajo volumen para la máquina Bretón, la cual requiere paredes pesadas y masivamente gruesas para soportar el vacio y la vibración.

En modalidades de la presente invención, la prensa utiliza una cámara de vacio cilindrica de peso ligero 402 que normalmente tendría un enorme volumen interior y que por lo tanto requeriría ya sea bombas de vacío masivas o tiempos de ciclo de prensa largos para evacuar. Este problema de volumen de cámara grande es eliminado mediante el uso de bloques de reducción de volumen de vacío WRB 604. Estos son bloques de peso ligero 604 hechos de un material tal como uretano u otra espuma, madera balsa, plástico de célula expandida, metal o cualquier otro material conveniente, que pueda soportar el vacío sin distenderse o expandirse, y que de manera efectiva y sustancial pueda reducir el volumen de la cámara de vacío 402 y así acortar el tiempo de ciclo de prensa. En la figura 7 se presenta una vista de extremo que muestra los bloques WRB 604. Los mecanismos de vibración y prensado han sido omitidos de la figura 7 para claridad de la ilustración.

Con referencia a las figuras 8A y 8B, modalidades de la presente invención están configuradas para aceptar losas formadas 312 y retirar losas de piedra de material compuesto acabadas 800 a través de cualquiera de varios métodos. Estas incluyen losas 312 llevadas sobre una hoja de papel o metal continua en una banda transportadora 802, losas 312 contenidas en charolas de caucho 804 llevadas sobre una banda transportadora 802, y losas 312 ubicadas en charolas o moldes individuales 804 de cualquier material apropiado que llegue y salga sobre rodillos 806 o sobre una banda transportadora 802.

La descripción anterior de las modalidades de la invención se ha presentado para los propósitos de ilustración y descripción. No se pretende que sea exhaustiva o que limite la invención a la forma precisa divulgada. Son posibles muchas modificaciones y variaciones en virtud de esta divulgación. Se pretende que el alcance de la invención sea limitado no por esta descripción detallada, sino más bien por las reivindicaciones anexas al presente.

Claims (27)

NOVEDAD DE LA INVENCION Habiendo descrito la presente invención, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1.- Una prensa de vibración de vacio de peso ligero, eficiente en energía, bajo costo para formar losas de piedra de material compuesto comprimiendo y haciendo vibrar simultáneamente las losas bajo vacío, la prensa comprende: una cámara de vacío; un armazón de soporte de tabla de vibración fijo dentro de la cámara de vacío; un sistema de aislamiento de vibración fijo al armazón de soporte de tabla de vibración; una tabla de vibración soportada por el sistema de aislamiento de vibración, el sistema de aislamiento de vibración proporcionando al menos un aislamiento de vibración parcial entre el armazón de soporte de tabla de vibración y la tabla de vibración; un mecanismo de prensado que está configurado para comprimir una mezcla de losa entre el mecanismo de prensado y la tabla de vibración a una presión de entre 1 y 100 psi; y al menos un dispositivo de vibración configurado para hacer vibrar al menos uno de la tabla de vibración y el mecanismo de prensado; la cámara de vacío está configurada de manera que ésta rodea y encierra dentro de su espacio de vacío el armazón de soporte de tabla de vibración, el sistema de aislamiento de vibración, la tabla de vibración, la mezcla de losa y el mecanismo de prensado.

2. - La prensa de conformidad con la reivindicación 1, que además comprende al menos una bomba de vacío conveniente para evacuar la cámara de vacío.

3. - La prensa de conformidad con la reivindicación 1, que además comprende un mecanismo de transporte para transportar la mezcla de losa sobre y fuera de la tabla de vibración .

4. - La prensa de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada porque el mecanismo de transporte incluye una banda transportadora.

5.- La prensa de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque la cámara de vacío incluye una sección superior y una sección inferior, las secciones superior e inferior se pueden separar para permitir que la banda transportadora pase entre las secciones superior e inferior para llevar una mezcla de losa a la tabla de vibración y remover una losa prensada de la tabla de vibración, las secciones superior e inferior se pueden sellar para formar un sello que permita la evacuación de la cámara durante el prensado de la mezcla de losa.

6. - La prensa de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque la banda transportadora es más ancha que la cámara de vacío, y el sello es formado entre las secciones superior e inferior y la banda transportadora.

7. - La prensa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el mecanismo de aislamiento de vibración incluye al menos una de bolsas de aire y muelles de aire.

8. - La prensa de conformidad con la reivindicación 1, que además comprende al menos un bloque de reducción de volumen de vacío dentro de la cámara de vacío, el bloque de reducción de volumen de vacío está configurado para llenar el espacio dentro de la cámara de vacío para reducir un volumen de evacuación que está su eto a evacuación durante el prensado de la mezcla de losa.

9. - La prensa de conformidad con la reivindicación 1, que además comprende al menos un mecanismo de ajuste de espacio que está configurado para permitir el ajuste preciso de una separación entre el mecanismo de prensado y una mezcla de losa soportada por la tabla de vibración, dicho ajuste preciso tiene como resultado una losa de piedra de material compuesto prensada que tiene un grosor uniforme a través de su longitud y ancho.

10. - La prensa de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque el mecanismo de ajuste de espacio incluye un gato mecánico.

11. - La prensa de conformidad con la reivindicación 10, porque el gato mecánico es ayudado por un dispositivo de prensado para crear una presión descendente sobre el mecanismo de prensado.

12. - La prensa de conformidad con la reivindicación 11, caracterizada porque el dispositivo de prensado incluye al menos uno de una bolsa de aire, un cilindro de aire y un muelle .

13. - La prensa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el dispositivo de vibración puede aplicar vibración a la tabla de vibración a una frecuencia entre 100 rpm y 5000 rpm, y a una amplitud entre 0.001 y 3 mm de longitud.

14. La prensa de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada porque el dispositivo de vibración es impulsado por una fuerza que es al menos una de neumática, eléctrica, magnética e hidráulica.

15. - La prensa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el dispositivo de vibración incluye un transductor ultrasónico que puede aplicar vibración al menos a uno de la tabla de vibración y el mecanismo de prensado a una frecuencia entre 1000 Hz y 5 MHz.

16. - La prensa de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada porque el dispositivo de vibración puede aplicar tanto vibraciones mecánicas como vibraciones ultrasónicas al menos a uno de la tabla de vibración y el mecanismo de prensado.

17. - La prensa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el dispositivo de vibración puede aplicar vibración con respecto a un plano de la mezcla de losa en un modo de vibración y dirección que es al menos una de vertical y lineal, vertical y circular, horizontal y lineal, y horizontal y circular.

18. - La prensa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque una pluralidad de dispositivos de vibración está unida a una de la tabla de vibración y el mecanismo de prensado, los dispositivos de vibración están sincronizados en frecuencia, fase y amplitud para aplicar vibración a una frecuencia y fase comunes y una amplitud uniforme sobre la mezcla de losa.

19. - La prensa de conformidad con la reivindicación 18, caracterizada porque una primera pluralidad de dispositivos de vibración está unida a la tabla de vibración, y una segunda pluralidad de dispositivos de vibración está unida al mecanismo de prensado.

20.- La prensa de conformidad con la reivindicación 19, caracterizada porque la primera pluralidad y la segunda pluralidad están sincronizadas en frecuencia y fase.

21.- La prensa de conformidad con la reivindicación 19, caracterizada porque la primera pluralidad y la segunda pluralidad están sincronizadas en frecuencia y 180° fuera de fase .

22. - La prensa de conformidad con la reivindicación 19, caracterizada porque la primera pluralidad y la segunda pluralidad están sincronizadas en frecuencia y 90° fuera de fase .

23. - La prensa de conformidad con la reivindicación 19, caracterizada porque la primera pluralidad y la segunda pluralidad están sincronizadas en frecuencia y fuera de fase por un ángulo que no es 180° y no es 90°.

24. - La prensa de conformidad con la reivindicación 19, caracterizada porque la primera pluralidad y la segunda pluralidad vibran a diferentes frecuencias.

25.- La prensa de conformidad con la reivindicación 19, caracterizada porque la primera pluralidad y la segunda pluralidad vibran a diferentes amplitudes.

26.- La prensa de conformidad con la reivindicación 19, caracterizada porque al menos una de la primera pluralidad y la segunda pluralidad pueden aplicar vibraciones mecánicas.

27.- La prensa de conformidad con la reivindicación 19, caracterizada porque al menos una de la primera pluralidad y la segunda pluralidad pueden aplicar vibraciones ultrasónicas.