BR112014011737B1 - processo para ligação de elementos funcionais a um eixo - Google Patents

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Abstract

PROCESSO PARA LIGAÇÃO DE ELEMENTOS FUNCIONAIS A UM EIXO A invenção refere-se a um processo para ligação dos elementos funcionais (14) a um eixo (10), que inclui as seguintes fases: (a) são formadas elevações (12) para ligação dos elementos funcionais (14), em que as elevações (12) são trabalhadas fora do eixo (10) por remoção de material, (b) os elementos funcionais (14) são soldados às elevações (12) no eixo (10). (Figura 2)

Description

PROCESSO PARA LIGAÇÃO DE ELEMENTOS FUNCIONAIS A UM EIXO
[001] A invenção refere-se a um processo para ligação de elementos funcionais a um eixo, a um eixo produzido pelo processo de acordo com a invenção, e à utilização do referido eixo em um triturador.
[002] Aparelhos como por exemplo misturadores, misturadores, agitadores ou trituradores, incluem eixos nos quais vários elementos funcionais são ligados. Exemplos de elementos funcionais são as barras, lâminas, braços, ganchos, apoios, hélices, pás, facas ou pernos. Através da seleção do elemento funcional, o eixo pode ser adaptado às tarefas pretendidas.
[003] Tendo em consideração o tamanho e a complexidade das peças, os elementos funcionais e o eixo não são geralmente produzidos a partir de uma peça. É por isso, necessário ligar os elementos funcionais ao eixo, utilizando um processo adequado de ligação. Os processos de ligação incluem, por exemplo, prensagem, solda e soldadura.
[004] No caso da prensagem, as duas peças a serem ligadas são elasticamente deformadas na presença de força e são pressionadas uma contra a outra. É evitada uma libertação indesejada por um ajuste da força e as duas peças a serem ligadas podem ser separadas uma da outra através da aplicação de uma força suficiente.
[005] No caso da solda, as duas peças a serem ligadas são unidas uma à outra através da fusão de uma solda. A temperatura de fusão da solda é consideravelmente inferior à temperatura de fusão das partes a serem ligadas.
[006] No caso da soldadura, as duas peças a serem ligadas são aquecidas acima da temperatura de fusão das mesmas, para que sejam firmemente ligadas uma à outra após a solidificação. Pode ser introduzido material adicional neste caso através de um enchimento de solda.
[007] Através da fusão das duas peças a serem ligadas, é possível produzir um vínculo de integração bastante firme. A soldadura pode ser efetuada com a ajuda de várias técnicas, por exemplo, através da soldadura por gás de fusão, soldadura por arco ou soldadura por gás inerte de metal.
[008] Como é possível obter vínculos de integração bastante firmes entre um elemento funcional e um eixo por soldadura, os processos de soldadura são preferidos a outras técnicas de ligação. De modo a efetuar uma união soldada entre um elemento funcional e um eixo, são cortadas no eixo ranhuras para ligação dos elementos funcionais. A seguir, os elementos funcionais são colocados nas ranhuras e ligados ao eixo através de uma costura soldada a toda à volta. Este processo tem a desvantagem de não ser possível aceder às superfícies dos componentes colocados na ranhura e, desse modo, as superfícies colocadas na ranhura não poderem ser ligadas ao eixo através de um processo de soldadura. Adicionalmente, cada procedimento de soldadura dá origem ao que é conhecido como entalhe metalúrgico. No caso de cargas, as microrroturas, que podem mais tarde levar a fraturas, podem ser formadas a partir do entalhe metalúrgico. É problemático a este respeito, que este entalhe metalúrgico coincida com um entalhe formado, que é aqui formado pela ranhura. Como resultado da ranhura, o material é enfraquecido neste local e representa um potencial local de fratura. Contudo a fratura da união soldada entre um elemento funcional e o eixo pode ser evitada, pois leva à falha do componente e, desse modo, a uma paragem na produção.
[009] É um objeto da invenção fornecer um processo para ligação de elementos funcionais a um eixo que reduza o risco de fratura da união soldada entre o elemento funcional e o eixo. Neste caso, a intenção é evitar particularmente a coocorrência de um entalhe formado e de um entalhe metalúrgico. É ainda outro objeto da invenção fornecer um eixo robusto com barras ligadas no eixo para utilização em um triturador.
[010] O objeto é obtido por um processo para ligação dos elementos funcionais a um eixo que inclui as seguintes fases:
  • (a) são formadas elevações para ligação dos elementos funcionais, sendo as elevações trabalhadas fora do eixo através da remoção do material,
  • (b) os elementos funcionais são soldados às elevações no eixo.
[011] Na primeira fase do processo (a), o eixo é preparado para a subsequente operação de soldadura. Neste sentido, as elevações são trabalhadas fora do eixo através da remoção do material. O material pode ser retirado utilizando um qualquer processo adequado conhecido dos especialistas na área. Os processos adequados incluem processos de formação de partículas, tais como, por exemplo, moagem e torneamento.
[012] É de igual modo possível produzir o eixo com elevações formadas no mesmo através de um processo de formação primária, por exemplo, fundição. É ainda possível utilizar um processo de deformação para formar as elevações, por exemplo, forjamento. É assim possível produzir as elevações e o eixo a partir de uma só peça. Como resultado, é possível evitar a Formação de um entalhe metalúrgico na superfície do eixo, como aconteceria se uma elevação fosse soldada. Adicionalmente, não é necessário formar uma ranhura na superfície do eixo, pois é evitado o enfraquecimento do eixo neste ponto.
[013] Na fase seguinte do processo, os elementos funcionais são soldados às elevações no eixo. Exemplos de elementos funcionais são barras, lâminas, braços, ganchos, apoios, hélices, pás, facas ou pernos. Neste caso, a soldadura é efetuada na forma de uma união conjunta, na qual as extremidades das peças a serem ligadas são unidas diretamente uma à outra. O entalhe metalúrgico que se forma durante a soldadura está assim localizado entre a elevação e o elemento funcional e não está mais diretamente na superfície do eixo. A coocorrência de um entalhe metalúrgico e de um entalhe formado predefinidos pela geometria ou forma é, deste modo, evitada. Uma outra vantagem é a melhor acessibilidade da costura soldada que é produzida. É possível aceder a uma costura soldada entre uma elevação e um elemento funcional sobre um ângulo de abertura de cerca de 180°. Por contraste, é possível aceder a uma costura soldada localizada diretamente na superfície do eixo apenas com um ângulo de abertura de cerca de 90°.
[014] A melhor acessibilidade torna possível aos elementos funcionais serem soldados às elevações no eixo com uma união total. A este respeito, as regiões de elevação e do elemento funcional, que se encontram uma com a outra, são soldadas totalmente uma à outra e é criado um vínculo integral ininterrupto. No estado de carga dos elementos funcionais, isto cria um ótimo fluxo de forças possíveis em relação à superfície completa na qual os elementos funcionais se encontram com as elevações.
[015] Pode ser criada uma costura soldada entre uma elevação e um elemento funcional utilizando um qualquer curso de costura adequado conhecido pelos especialistas na área. Por exemplo, a costura pode ter a forma de uma costura em X, uma costura dupla em Y, uma costura dupla em U ou uma costura dupla em V. Quando a união soldada tem a forma de uma união completa, é preferida uma costura em X para o curso da costura. Um critério para seleção do curso de costura ideal são as dimensões geométricas do elemento funcional e/ou da elevação. Antes de a costura ser produzida, são preparadas as elevações no eixo e/ou os elementos funcionais. Neste caso, a forma da costura é preparada por corte ou moagem, por exemplo. Aqui, é preferível que as elevações no eixo e/ou nos elementos funcionais sejam afiadas com alguns entalhes, ou seja, evitando os entalhes formados durante a preparação da costura. Como resultado, evitam-se possíveis pontos iniciais para fraturas.
[016] Em uma versão preferida do processo, as costuras soldadas são verificadas após a soldadura por ultrassom, por raios X, por testes de penetração de contraste e/ou por outro processo de análise não destrutiva. É assim possível garantir que a costura soldada seja efetuada com a qualidade pretendida. A este respeito, a especialmente boa acessibilidade da costura soldada tem novamente um efeito positivo.
[017] A seleção do material, a partir do qual os elementos funcionais e/ou o eixo são fabricados, tem uma grande influência na durabilidade do eixo. É assim preferível fabricar o eixo e/ou os elementos funcionais a partir de aço duplex. Os aços duplex distinguem-se pela sua elevada resistência combinada com uma elevada flexibilidade. Exemplos de aços adequados são o aço duplex 1.4462, aço duplex 1.4362 ou outros aços soldáveis de elevada resistência.
[018] O eixo e os elementos funcionais são preferencialmente fabricados a partir do mesmo material. É especialmente preferível que ambos sejam fabricados a partir de aço duplex.
[019] Quando efetuar as costuras soldadas, é possível utilizar um enchimento de solda. A este respeito, é preferível que o enchimento de solda seja idêntico ao material do eixo e/ou aos elementos funcionais. Em uma versão preferida do processo, o mesmo material é utilizado para o eixo e para os elementos funcionais e para o enchimento da solda.
[020] Um eixo produzido pelo processo acima descrito possui elevações nas quais os elementos funcionais são ligados por soldadura, sendo as elevações e o eixo concebidos em uma única peça. Os elementos funcionais tornam possível ao eixo ser adaptado aos requisitos pretendidos. Exemplos de elementos funcionais são barras, lâminas, braços, ganchos, apoios, hélices, pás, facas ou pernos.
[021] Tendo em consideração as propriedades positivas que já foram descritas, é preferível que o eixo e/ou os elementos funcionais sejam fabricados em aço duplex, por exemplo, a partir de aço duplex 1.4462 ou aço duplex 1.4362.
[022] Em uma versão do eixo, o eixo e os elementos funcionais são fabricados a partir do mesmo material. O eixo é utilizado preferencialmente em um triturador. Dependendo do material a ser triturado e dependendo deste material ser moído, esmagado, cortado, picado, amassado ou triturado, são selecionados elementos funcionais adequados.
[023] Os eixos produzidos pelo processo de acordo com a invenção podem ser utilizados em todos os aparelhos nos quais os eixos com elementos funcionais são ligados, por exemplo, misturadores, misturadores, agitadores ou trituradores.
[024] É particularmente preferível que o eixo seja utilizado nos aparelhos para produção de superabsorventes, por exemplo, em um misturador de mistura e em um triturador com lâminas cruciformes. Os superabsorventes são polímeros que podem absorver muitas vezes o seu próprio peso de líquido. Os superabsorventes são geralmente utilizados na forma de pó granulado grosso, por exemplo, em fraldas, compressas, diversos artigos de higiene, etc. Os superabsorventes incluem, em especial, poli(met)acrilatos.
[025] Para produzir os poli(met)acrilatos, são introduzidos uma solução monomérica e um iniciador como reagentes em um misturador de mistura. Por exemplo, tal misturador de mistura inclui dois eixos rotativos axialmente paralelos, cujas superfícies estão ligadas às superfícies do disco por barras de amassar colocadas na sua periferia. Os reagentes são misturados pelo misturador de mistura e o poli(met)acrilato é produzido como o produto a partir dos reagentes em uma reação de polimerização. O produto é completamente amassado e depois desfeito e triturado.
[026] O poli(met)acrilato sai do misturador de mistura na forma de blocos com a consistência tipo gel. Os blocos tipo gel passam em uma caixa de gel, a partir da qual são colocados em um secador de esteira utilizando uma correia giratória. O secador de esteira extrai o líquido dos blocos tipo gel a uma temperatura de cerca de 200°C. Os blocos secos de poli(met)acrilato passam depois em um triturador na forma de um triturador de lâminas cruciformes.
[027] Este triturador de lâminas cruciformes inclui um eixo no qual estão ligadas várias barras. Adicionalmente às barras ligadas ao eixo, o triturador de lâminas cruciformes inclui uma variedade de barras fixamente montadas que engatam em interstícios das barras ligadas ao eixo. Os blocos de poli(met)acrilato que são inseridos no triturador caem nas barras fixamente montadas, e permanecem aí. Os blocos são esmagados pelas barras que rodam com o eixo.
[028] A seguir à passagem através do triturador de lâminas cruciformes, o poli(met)acrilato grosseiramente triturado é enviado para um moinho através de um sistema pneumático de transporte. Aqui, os poli(met)acrilatos são moídos ainda mais até o produto ficar na forma de um pó.
[029] Para esmagar os blocos de poli(met)acrilatos em um triturador, recomenda-se utilizar barras como elementos funcionais, por exemplo. As barras têm uma forma cuboide, com a barra a ter apenas uma pequena espessura e uma pequena extremidade em relação ao seu cumprimento. Durante a produção do eixo, esta barra é ligada por soldadura a uma elevação no eixo na sua extremidade. Neste caso, a superfície da elevação pode coincidir com a extremidade da barra, embora sejam possíveis versões nas quais a superfície dos elementos funcionais é maior do que a extremidade da barra. O eixo fornecido com as barras é utilizado para triturar os poli(met)acrilatos em um triturador de lâminas cruciformes. Adicionalmente às barras ligadas ao eixo rotativo, o triturador de lâminas cruciformes é também fornecido com barras fixamente montadas. Se os blocos de poli(met)acrilato forem inseridos no triturador de lâminas cruciformes, são esmagados entre as barras fixamente montadas e as barras que rodam com o eixo. Como resultado da forma particular das costuras soldadas, o eixo, de acordo com a invenção, possui uma fiabilidade e vida útil de utilização particularmente elevadas.
[030] A invenção é abaixo descrita em mais pormenor em relação aos desenhos:
a Figura 1 mostra um eixo com elevações que foram trabalhadas fora do mesmo e no qual os elementos funcionais, na forma de barras, são ligados,
a Figura 2 é uma ilustração seccional lateral que mostra um elemento funcional ligado por soldadura a uma elevação no eixo,
a Figura 3 é uma ilustração seccional dianteira que mostra um elemento funcional ligado por soldadura a uma elevação no eixo, e
a Figura 4 é um digrama do processo para produção dos poli(met)acrilatos.
[031] A Figura 1 mostra um eixo com elevações, que foram trabalhadas fora do eixo e no qual os elementos funcionais estão ligados ao eixo.
[032] A Figura 1 mostra um eixo 10 substancialmente circular-cilíndrico. Um apoio 11, através do qual o eixo pode ser ligado a um rolamento, está ligado a cada uma das extremidades do eixo. As elevações 12 estão distribuídas sobre a superficie lateral do eixo 10. As elevações 12 e o restante eixo 10 foram produzidos a partir de uma única peça. Cada elevação 12 é ligada a um elemento funcional, o qual, na versão ilustrada na figura 1, está na forma de barras 14. As barras 14 possuem uma forma substancialmente cuboide, com o lado mais comprido a estar perpendicularmente ligado ao eixo do eixo 10 nas elevações 12. As barras 14 são soldadas às elevações 12. As costuras soldadas 20 são ilustradas em mais pormenor nas figuras 2 e 3.
[033] A Figura 2 é uma ilustração seccional lateral que mostra um elemento funcional ligado através de uma costura soldada a uma elevação no eixo.
[034] A Figura 2 mostra uma elevação 12 que foi trabalhada fora de um eixo 10 através da remoção de material. Como resultado, a elevação 12 e o eixo 10 são formados em uma única peça. Um elemento funcional, que tem a forma de uma barra 14, é ligado à elevação 12 através de uma costura soldada 20. Na versão ilustrada na Figura 2, a costura soldada 20 para ligação da barra 14 à elevação 12 no eixo tem a forma de uma costura em X. Para obter a forma em X da costura, as superfícies 18 da barra 14 e ainda as superfícies 16 da elevação 12 foram afiadas. Como resultado desta configuração da costura soldada 20, a barra 14 está ligada à elevação 12 através de uma união completa, ou seja, é efetuado um vínculo integral com a elevação 12 em relação à área transversal completa da barra 14. Como resultado, é garantido um fluxo ideal de forças no caso de carga. Noutras versões da invenção, é também possível, dependendo das dimensões do elemento funcional, ou da barra 14, utilizar outra forma de costura soldada 20. Outros exemplos para a forma da costura soldada 20 são as costuras em V, costuras em U, costuras em U duplas ou costura em V dupla.
[035] A Figura 3 é uma ilustração seccional dianteira que mostra a barra 14 ligada através de uma costura soldada 20 a uma elevação 12.
[036] A Figura 3 mostra um elemento funcional que está na forma de uma barra 14 e está ligada através de uma costura soldada 20 a uma elevação 12. A elevação 12 é trabalhada fora do eixo 10 por remoção do material. Como resultado, a elevação 12 e o eixo 10 são formados em uma única peça. Como pode ser verificado na Figura 3, as preparações da costura soldada são efetuadas nos quatro lados na barra 14 e na elevação 12. Neste momento, a barra 14 foi fornecida com áreas afiadas 18 e a elevação 12 com as áreas afiadas 16. Em conjunto com uma costura em X, tal como ilustrado na figura 2, é possível estabelecer um vínculo integral completo entre a barra 14 e a elevação 12.
[037] A Figura 4 é um diagrama de um processo para produção de poli(met)acrilatos.
[038] A sequência de um processo para produção de poli(met)acrilatos pode ser observada no digrama da Figura 4. Os reagentes 31 para produção dos poli(met)acrilatos são inseridos em um misturador de mistura 30. Por exemplo, o misturador de mistura 30 inclui dois eixos rotativos axialmente paralelos, cujas superfícies estão ligadas às superfícies do disco através de barras de amassar ligadas na sua periferia. O poli(met)acrilato é produzido como o produto em uma reação de polimerização e sai do misturador de mistura 30 na forma de blocos com consistência tipo gel.
[039] Os blocos tipo gel passam para uma caixa de gel 32, a partir da qual são colocados em um secador de esteira 36 utilizando uma correia giratória 34. O secador de esteira 36 extrai o líquido dos blocos tipo gel a uma temperatura de cerca de 200°C. Os blocos secos de poli(met)acrilato passam depois em um triturador na forma de um triturador de lâminas cruciformes.
[040] Este triturador de lâminas cruciformes 38 inclui um eixo 10 no qual estão ligadas uma variedade de barras 14. As barras 14 foram soldadas ao eixo 10 com a ajuda do processo de acordo com a invenção. Adicionalmente às barras 14 ligadas no eixo 10, o triturador de lâminas cruciformes inclui uma variedade de barras fixamente montadas que engatam nos interstícios das barras 14 ligadas no eixo 10. Os blocos de poli(met)acrilato que são inseridos no triturador 38 caem nas barras fixamente montadas e permanecem ai. Os blocos são esmagados pelas barras 14 que rodam com o eixo 10.
[041] De seguida, passam através do triturador de lâminas cruciformes 38, o poli(met)acrilato grosseiramente triturado é enviado para um moinho 42 através de um sistema pneumático de transporte 40. Aqui, os poli(met)acrilatos são ainda mais esmagados até o produto 44 ser produzido na forma de um pó.
[042] Adicionalmente ao processo aqui mencionado, por exemplo, para produzir eixos de poli(met)acrilatos, os eixos produzidos pelo processo de acordo com a invenção podem ser utilizados em todos os aparelhos nos quais os eixos com elementos funcionais são ligados, como por exemplo, misturadores, misturadores, agitadores ou trituradores. No processo para produção dos poli(met)acrilatos, o eixo de acordo com a invenção pode ser também utilizado no misturador de mistura 30. Neste caso, os discos com barras de amassar ligadas na sua periferia são selecionadas como os elementos funcionais e são soldadas ao eixo de acordo com a invenção.
[043] LISTA DE REFERÊNCIAS NUMÉRICAS
10 eixo
11 Apoio
12 Elevação
13 Elevação da extremidade
14 Elemento funcional / barra
15 Barra da extremidade
16 Área afiada / elevação da preparação de soldadura
18 Área afiada / barra de preparação de soldadura
20 Costura soldada
30 Reator / Misturador
31 Reagente
32 Caixa de gel
34 Correia giratória
36 Secador de esteira
38 Triturador de lâminas cruciformes
40 Transporte pneumático
42 Moinhos
44 Produto

Claims (15)

  1. Processo para ligação dos elementos funcionais (14) a um eixo (10), caracterizado por incluir as seguintes fases:
    • (a) são formadas elevações (12) para ligação dos elementos funcionais (14), sendo as elevações (12) trabalhadas fora do eixo (10) por remoção de material,
    • (b) os elementos funcionais (14) são soldados às elevações (12) no eixo (10).
  2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os elementos funcionais (14) serem soldados às elevações (12) no eixo (10) com união completa.
  3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por as elevações (12) no eixo e/ou nos elementos funcionais (14) serem afiadas com alguns entalhes durante a preparação para soldadura.
  4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por os elementos funcionais (14) serem soldados às elevações (12) no eixo (10) com uma costura em X, uma costura em U dupla, uma costura em Y dupla ou uma costura em V dupla.
  5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por as costuras soldadas (20) serem verificadas após a soldadura por ultrassom, por raios X, por teste de penetração de contraste e/ou por outro processo de análise não destrutivo.
  6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por o eixo (10) e/ou os elementos funcionais (14) serem fabricados a partir de aço duplex.
  7. Processo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o eixo (10) e/ou dos elementos funcionais (14) serem fabricados a partir de aço duplex 1.4462, aço duplex 1.4362 ou a partir de outro aço soldável de elevada resistência.
  8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por o eixo (10) e os elementos funcionais (14) serem fabricados a partir do mesmo material.
  9. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por ser utilizado um enchimento de solda para soldar os elementos funcionais (14) às elevações (12) no eixo (10), em que o enchimento de solda é preferencialmente idêntico ao material do (10) e/ou dos elementos funcionais (14).
  10. Eixo (10), produzido pelo processo tal como definido em uma das reivindicações 1 a 9, em que o eixo (10) possui elevações (12), nas quais os elementos funcionais (14) são ligados por soldadura, caracterizado por as elevações (12) e o eixo (10) serem concebidos em uma peça única.
  11. Eixo (10), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por o eixo (10) e/ou os elementos funcionais (14) serem fabricados a partir de aço duplex.
  12. Eixo (10), de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por o eixo (10) e/ou os elementos funcionais (14) serem fabricados a partir de aço duplex 1.4462, aço duplex 1.4362 ou a partir de outro aço soldável de elevada resistência.
  13. Eixo (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizado por o eixo (10) e os elementos funcionais (14) serem fabricados a partir do mesmo material.
  14. Utilização do eixo (10) caracterizado por ser tal como definido em qualquer uma das reivindicações 10 a 13 em um triturador (38).
  15. Utilização do eixo (10), de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por o triturador (38) ser um triturador de poli(met)acrilatos.
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