BR112015032073B1

BR112015032073B1 - laminator laying head

Info

Publication number: BR112015032073B1
Application number: BR112015032073-2A
Authority: BR
Inventors: Thomas C. Wojtkowski Jr.; Peter N. Osgood; Kenneth R. Scheffler
Original assignee: Primetals Technologies Usa Llc.
Priority date: 2013-06-20
Filing date: 2014-05-21
Publication date: 2020-10-20
Also published as: BR112015032073A2; EP3010662A1; MX368517B; CN105705262A; US20140374526A1; JP2016526485A; TW201511858A; TWI619562B; MX2015017764A; RU2651552C2; RU2016101352A; RU2016101352A3; EP3010662B1; CN105705262B; AR096653A1; WO2014204609A1; KR20160021864A

Abstract

Aspectos da presente invenção referem-se a um cabeçote de colocação de laminador. O cabeçote de colocação de laminador (22) compreende uma pena (24) rotativa em torno de um eixo geométrico central (X), a dita pena (24) sendo equipada com um percurso guia (26) configurado e disposto pra formar um produto de movimento longitudinal em uma série de anéis contínuos; uma estrutura de suporte estacionária (28); e suportes radiais espaçados axialmente (30, 32) suportando a dita pena (24) para rotação em torno do dito eixo geométrico (X), um dos ditos suportes (32) compreendendo um suporte de filme de óleo hidrostático possuindo um diâmetro interno de pelo menos cerca de 500 mm, e possuindo uma razão Lé,D de menos de 0,25.Aspects of the present invention relate to a laminator placement head. The laminator placement head (22) comprises a pen (24) rotating about a central geometric axis (X), said pen (24) being equipped with a guide path (26) configured and arranged to form a product of longitudinal movement in a series of continuous rings; a stationary support structure (28); and axially spaced radial supports (30, 32) supporting said pen (24) for rotation about said geometric axis (X), one of said supports (32) comprising a hydrostatic oil film support having an internal diameter of at least minus about 500 mm, and having a Lé, D ratio of less than 0.25.

Description

FUNDAMENTALS FIELD

[001] As modalidades da presente invenção se referem a cabeçotes de colocação do tipo utilizado em laminadores para formar produtos enrolados a quente em formações helicoidais de anéis.[001] The modalities of the present invention refer to laying heads of the type used in rolling mills to form hot rolled products in helical ring formations.

DESCRIPTION OF RELATED TECHNIQUE

[002] Em um cabeçote de colocação convencional, uma estrutura de suporte estacionária contém uma árvore oca oca suportada de forma rotativa entre suportes espaçados axialmente. A árvore oca é equipada com um percurso guia, que pode compreender tipicamente um tubo guia curvo possuindo uma extremidade de entrada alinhada com o eixo geométrico de rotação da árvore oca, e uma seção intermediária curva projetando em cantilever a partir da árvore oca para uma extremidade de saída espaçada radialmente a partir do eixo geométrico da árvore oca. A árvore oca é acionada de forma rotativa acionada por meios conhecidos, com o tubo guia sendo configurado para receber um produto em sua extremidade de entrada e para formar o produto em uma formação helicoidal de anéis que surgem de sua extremidade de saída.[002] In a conventional placement head, a stationary support structure contains a hollow hollow tree rotatably supported between axially spaced supports. The hollow shaft is equipped with a guide path, which can typically comprise a curved guide tube having an inlet end aligned with the geometric axis of rotation of the hollow shaft, and a curved intermediate section projecting in cantilever from the hollow shaft to one end outlet radially spaced from the geometric axis of the hollow tree. The hollow shaft is rotationally driven by known means, with the guide tube being configured to receive a product at its inlet end and to form the product in a helical formation of rings that arise from its outlet end.

[003] Os suportes cilíndricos são tipicamente empregados para suportar de forma rotativa a árvore oca. Sob condições operacionais de alta velocidade, por exemplo, quando do manuseio de produtos que percorrem em velocidades que excedem 100 m/seg. a experiência mostrou que os suportes cilíndricos apresentam tendência a produzir vibrações que perturbam a operação do cabeçote de colocação.[003] Cylindrical supports are typically used to rotate the hollow tree in a rotating manner. Under high speed operating conditions, for example, when handling products that travel at speeds exceeding 100 m / sec. experience has shown that cylindrical supports tend to produce vibrations that disturb the operation of the placement head.

[004] Vários esquemas foram vislumbrados em uma tentativa de se eliminar ou pelo menos suprimir tais vibrações. Por exemplo, como descrito na patente U.S. No. 5.590.848, a parte em cantilever do tubo guia foi encurtada a fim de aumentar a rigidez geral do cabeçote de colocação. Além disso, como descrito na patente U.S. No. 7.086.783, os suportes cilíndricos pré-carregados foram empregados para minimizar os espaços operacionais. Apesar de tais modificações de desenho terem sido provadas como benéficas, as mesmas não solucionaram adequadamente os problemas de vibração que continuam a afetar os cabeçotes de colocação visto que são operados em velocidades cada vez maiores dos laminadores modernos.[004] Several schemes were envisioned in an attempt to eliminate or at least suppress such vibrations. For example, as described in U.S. Patent No. 5,590,848, the cantilever part of the guide tube has been shortened in order to increase the overall stiffness of the placement head. In addition, as described in U.S. Patent No. 7,086,783, preloaded cylindrical supports have been employed to minimize operating spaces. Although such design modifications have been proven to be beneficial, they have not adequately solved the vibration problems that continue to affect the laying heads as they are operated at ever higher speeds than modern rolling mills.

[005] Como descrito na patente U.S. 8.004.136 B2, foi proposto também o uso de suportes hidrodinâmicos no lugar de suportes cilíndricos. Em um suporte hidrodinâmico típico, como ilustrado de forma diagramática na figura 4, um elemento de rotação 10 é cercado por uma bucha 12. O elemento rotativo é submetido a uma carga aplicada, e óleo de baixa pressão 16 é introduzido entre o elemento rotativo e a bucha através de um recesso 17 na superfície interna da bucha.[005] As described in U.S. Patent 8,004,136 B2, it has also been proposed to use hydrodynamic supports in place of cylindrical supports. In a typical hydrodynamic support, as shown diagrammatically in figure 4, a rotating element 10 is surrounded by a sleeve 12. The rotating element is subjected to an applied load, and low pressure oil 16 is introduced between the rotating element and the bushing through a recess 17 in the internal surface of the bushing.

[006] O elemento de rotação forma um campo de pressão único "P" como resultado de uma combinação de parâmetros, incluindo a velocidade de rotação do elemento rotativo, a carga aplicada, o espaço diametral entre o elemento rotativo e a bucha, e a viscosidade do óleo. A força integrada a partir do campo de pressão equilibra exatamente a carga aplicada, com a linha central 18 do elemento rotativo 10 sendo desviada da linha central 20 da bucha 12, resultando em uma excentricidade "E" que é uma função dos parâmetros mencionados acima.[006] The rotating element forms a unique pressure field "P" as a result of a combination of parameters, including the rotational speed of the rotating element, the applied load, the diametrical space between the rotating element and the bushing, and the oil viscosity. The integrated force from the pressure field exactly balances the applied load, with the center line 18 of the rotating element 10 being deviated from the center line 20 of the bushing 12, resulting in an eccentricity "E" which is a function of the parameters mentioned above.

[007] Os suportes hidrodinâmicos são uma tecnologia madura e as soluções gráficas apresentadas por Raimondi & Boyd (A.A. Raimondi e John Boyd, "A Solution for the Finite Journal Bearing and Its Application to Analysis and Design, Parts I, II, III", Trans. ASLE, volume 1, no. 1, páginas 159-209, em "Lubrication Science and Technology", Pergamon Press, Nova Iorque, 1958) ainda são amplamente utilizados para desenho de suporte. As técnicas de desenho são válidas para faixas específicas de números Sommerfeld e para suportes com uma faixa de relações geométricas específicas. Por exemplo, as soluções numéricas na literatura solucionam razões específicas de comprimento para diâmetro (L/D) (como ilustrado nas figuras 5A e 5B) de 0,25, 0,50, 0,75 e 1,0, onde as soluções para os suportes com razões L/D entre esses valores são interpoladas.[007] Hydrodynamic supports are a mature technology and the graphic solutions presented by Raimondi & Boyd (AA Raimondi and John Boyd, "A Solution for the Finite Journal Bearing and Its Application to Analysis and Design, Parts I, II, III", ASLE Trans, Volume 1, No. 1, pages 159-209, in "Lubrication Science and Technology", Pergamon Press, New York, 1958) are still widely used for support design. The drawing techniques are valid for specific ranges of Sommerfeld numbers and for supports with a range of specific geometric relationships. For example, numerical solutions in the literature solve specific length-to-diameter (L / D) ratios (as illustrated in figures 5A and 5B) of 0.25, 0.50, 0.75 and 1.0, where solutions for supports with L / D ratios between these values are interpolated.

[008] Um número de problemas em potencial é encontrado quando da operação de suportes de filme de óleo hidrodinâmicos em altas velocidades sob condições de pouca carga. Por exemplo:[008] A number of potential problems are encountered when operating hydrodynamic oil film holders at high speeds under low load conditions. For example:

[009] Os suportes são conhecidos por sofrerem de um efeito de instabilidade chamado de "turbilhão" onde o elemento rotativo orbita dentro da bucha em um modo altamente indesejável;[009] The supports are known to suffer from an instability effect called "whirlwind" where the rotating element orbits within the bushing in a highly undesirable manner;

[0010] Uma aplicação de cabeçote de colocação é incomum visto que, dependendo das condições operacionais, pode haver uma carga transiente adicional em quase qualquer ângulo à medida que o produto enrolado a quente dirija-se para dentro do tubo de colocação. A maior parte dos suportes hidrodinâmicos é projetada para aárvore ocas acomodar a carga na direção principal (normalmente vertical, como ilustrado na figura 4). De forma ideal, um suporte de cabeçote de colocação bem adaptado deve poder acomodar a força de reação dos componentes rotativos devido à gravidade, mais a carga transiente que poderia ser aplicada a qualquer possível ângulo pelo produto que entra no cabeçote de colocação.[0010] A placement head application is unusual since, depending on operating conditions, there may be an additional transient load at almost any angle as the hot rolled product moves into the placement tube. Most hydrodynamic supports are designed for the hollow tree to accommodate the load in the main direction (usually vertical, as shown in figure 4). Ideally, a well-adapted placement head support should be able to accommodate the reaction force of rotating components due to gravity, plus the transient load that could be applied at any possible angle by the product entering the placement head.

[0011] Um suporte de filme de óleo hidrodinâmico exige um torque inicial mais alto para superar a fricção estática do elemento rotativo que permanece estacionário na bucha. Uma vez que a rotação começa, a exigência de torque diminui muito. O motor de acionamento de cabeçote de colocação e trem de engrenagem devem ser dimensionados para o torque inicial mais alto.[0011] A hydrodynamic oil film holder requires a higher initial torque to overcome the static friction of the rotating element that remains stationary in the bushing. Once the rotation starts, the torque requirement is greatly reduced. The drive head drive motor and gear train must be dimensioned for the highest initial torque.

[0012] A aplicação de um filme de óleo hidrodinâmico a um cabeçote de colocação apresenta todos os problemas acima. No entanto, de acordo com as velocidades de operação, o turbilhão é particularmente um problema crítico, visto que altas velocidades de rotação e baixas cargas garantirão que o suporte esteja rodando em uma condição instável durante todo o tempo.[0012] Applying a hydrodynamic oil film to a placement head presents all of the above problems. However, according to the operating speeds, the tourbillon is particularly a critical problem, since high rotation speeds and low loads will ensure that the support is running in an unstable condition at all times.

[0013] Por exemplo, uma aplicação de cabeçote de colocação típica pode exigir um suporte de 600 mm de diâmetro. Um suporte hidrodinâmico convencional terá uma razão de L/D de não menos que 0,25 e um espaço típico de 0,60 mm. Assumindo-se que uma massa rotativa de 40 kN ou menos e uma viscosidade típica de óleo de 100 cSt, o suporte terá uma temperatura de pico previsto de filme de óleo como uma função de velocidade como segue:

[0013] For example, a typical placement head application may require a support of 600 mm in diameter. A conventional hydrodynamic support will have an L / D ratio of not less than 0.25 and a typical gap of 0.60 mm. Assuming a rotating mass of 40 kN or less and a typical oil viscosity of 100 cSt, the support will have an expected peak oil film temperature as a function of speed as follows:

[0014] Em laminadores produzindo a hasl e de fio, a formação helicoidal de anéis que sai do cabeçote de colocação é tipicamente depositada em um padrão sobreposto em um transportador. Os anéis são submetidos ao resfriamento controlado enquanto são transportados pelo portador para uma estação de reforma onde são coletados em bobinas.[0014] In laminators producing hasl and yarn, the helical formation of rings coming out of the laying head is typically deposited in an overlapping pattern on a conveyor. The rings are subjected to controlled cooling while being transported by the carrier to a reforming station where they are collected in coils.

[0015] Durante a operação de laminação normal, a velocidade do cabeçote de colocação pode ser controlada para implementar as chamadas funções "oscilante" e "aumento de velocidade de extremidade traseira". A função de controle de oscilação é tipicamente empregada com tamanhos maiores de produto, por exemplo, 10,0 mm e maior, e serve para alterar ciclicamente a velocidade do cabeçote de colocação acima e abaixo da velocidade nominal par produzir anéis de tamanhos diferentes que se aninham dentro um do outro na câmara de reforma, resultando em uma bobina mais densa de altura reduzida. A função de aceleração de extremidade traseira é alcançada pela aceleração da velocidade de rotação do cabeçote de colocação uma vez que a extremidade traseira do produto saia de e não esteja mais sendo impulsionada pelo cilindro de estreitamento de cabeçote de colocação.[0015] During the normal lamination operation, the speed of the laying head can be controlled to implement the so-called "oscillating" and "rear end speed increase" functions. The oscillation control function is typically employed with larger product sizes, for example, 10.0 mm and larger, and serves to cyclically change the speed of the placement head above and below the nominal speed to produce rings of different sizes that nest within each other in the reform chamber, resulting in a denser coil of reduced height. The rear end acceleration function is achieved by accelerating the rotation speed of the placement head once the rear end of the product leaves and is no longer being driven by the placement head narrowing cylinder.

[0016] Quando da implementação da função de oscilação nas velocidades operacionais inferiores que são comumente utilizadas quando do processamento de tamanhos maiores de produto a estabilidade geral do sistema de um suporte hidrodinâmico é seriamente comprometida visto que a zona de carga é continuamente mudada de um lado para o outro do suporte em resposta à alternância entre aceleração e desaceleração. A aceleração rápida durante a aceleração da extremidade traseira é da mesma forma prejudicial à estabilidade de suporte.[0016] When implementing the oscillation function at lower operating speeds that are commonly used when processing larger product sizes, the overall stability of the hydrodynamic support system is seriously compromised as the loading zone is continuously changed on one side to the other of the support in response to the alternation between acceleration and deceleration. Rapid acceleration during acceleration of the rear end is also detrimental to support stability.

[0017] Os suportes de filme de óleo hidrodinâmicos foram introduzidos para uso nos cabeçotes de colocação de laminador, mas não foram amplamente aceitos, provavelmente devido aos problemas descritos acima.[0017] Hydrodynamic oil film supports were introduced for use in the laminator placement heads, but were not widely accepted, probably due to the problems described above.

[0018] Um objetivo da presente invenção é fornecer um cabeçote de colocação de laminador equipado com um suporte de filme de óleo hidrostático novo e aperfeiçoado que suporta ou pelo menos substancialmente mitiga os problemas associados com os suportes de cilindro mecânico e suportes de filme de óleo hidrodinâmico. SUMÁRIO[0018] An objective of the present invention is to provide a laminator placement head equipped with a new and improved hydrostatic oil film support that supports or at least substantially mitigates the problems associated with mechanical cylinder supports and oil film supports hydrodynamic. SUMMARY

[0019] Nas modalidades ilustrativas da presente invenção, a árvore oca do cabeçote de colocação é suportada por múltiplos suportes, com pelo menos o suporte na extremidade de distribuição do cabeçote de colocação sendo um suporte de filme de óleo hidrostático. Em vez de um campo de pressão singular formado passivamente em resposta à rotação da árvore oca, como é o caso com um suporte de filme de óleo hidrodinâmico, o suporte de filme de óleo hidrostático da presente invenção fornece uma pluralidade de campos de pressão discretos formados pelo óleo de alta pressão sendo ativamente bombeado para dentro de recessos espaçados de forma angular na bucha. Os recessos são dispostos de uma forma tal que seus campos de pressão associados empurram a árvore oca para o alinhamento concêntrico com a bucha onde é mantida durante a operação continuada do cabeçote de colocação, minimizando, dessa forma, e eliminando de forma ideal a vibração decorrente da excentricidade. Os múltiplos campos de pressão também serve para separar a árvore oca da superfície de bucha antes do início da rotação da árvore oca, o que torna desnecessário o fornecimento de um trem de acionamento com um torque inicial mais alto,[0019] In the illustrative embodiments of the present invention, the hollow shaft of the placement head is supported by multiple supports, with at least the support at the distribution end of the placement head being a hydrostatic oil film support. Instead of a singular pressure field formed passively in response to the rotation of the hollow shaft, as is the case with a hydrodynamic oil film support, the hydrostatic oil film support of the present invention provides a plurality of discrete pressure fields formed by high pressure oil being actively pumped into recesses spaced at an angle in the bushing. The recesses are arranged in such a way that their associated pressure fields push the hollow shaft into concentric alignment with the bushing where it is kept during the continuous operation of the laying head, thereby minimizing and ideally eliminating the resulting vibration. eccentricity. The multiple pressure fields also serve to separate the hollow shaft from the bushing surface before the hollow shaft starts to rotate, making it unnecessary to supply a drive train with a higher initial torque,

[0020] A estabilidade geral de um suporte hidrostático não é uma função da velocidade de rotação do suporte, isso é, o suporte hidrostático não se baseia em uma cunha dependente de velocidade e geometria para elevar e centralizar a massa rotativa. Devido ao desenho inerente de um suporte hidrostático que permite a centralização da massa rotativa independentemente da carga ou velocidade aplicada, o suporte tem uma vantagem operacional significativa sobre os suportes hidrodinâmicos, particularmente durante um ciclo oscilante.[0020] The general stability of a hydrostatic support is not a function of the rotation speed of the support, that is, the hydrostatic support is not based on a wedge dependent on speed and geometry to raise and center the rotating mass. Due to the inherent design of a hydrostatic support that allows the centralization of the rotating mass regardless of the load or speed applied, the support has a significant operational advantage over hydrodynamic supports, particularly during an oscillating cycle.

[0021] Essas e outras características e suas vantagens serão agora descritas em maiores detalhes com referência aos desenhos em anexo, nos quais:[0021] These and other characteristics and their advantages will now be described in greater detail with reference to the attached drawings, in which:

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0022] A figura 1 é uma ilustração diagramática, parcialmente recortada, de um cabeçote de colocação equipado com um suporte de filme de óleo hidrostático de acordo com uma modalidade ilustrativa da presente invenção;[0022] Figure 1 is a diagrammatic illustration, partly cut out, of a placement head equipped with a hydrostatic oil film support according to an illustrative embodiment of the present invention;

[0023] A figura 2 é uma vista transversal diagramática tirada através do suporte de filme de óleo hidrostático ilustrado na figura 1;[0023] Figure 2 is a diagrammatic cross-sectional view taken through the hydrostatic oil film support illustrated in figure 1;

[0024] A figura 3 é um gráfico comparando as temperaturas operacionais medidas de um suporte de filme de óleo hidrostático de acordo com uma modalidade ilustrativa da presente invenção com as temperaturas operacionais previstas de um suporte de filme de óleo hidrodinâmico dimensionado de forma comparativa;[0024] Figure 3 is a graph comparing the measured operating temperatures of a hydrostatic oil film holder according to an illustrative embodiment of the present invention with the predicted operating temperatures of a comparatively dimensioned hydrodynamic oil film holder;

[0025] A figura 4 é uma vista transversal diagramática de um suporte de filme de óleo hidrodinâmico convencional; e[0025] Figure 4 is a diagrammatic cross-sectional view of a conventional hydrodynamic oil film support; and

[0026] As figuras 5A e 5B são vistas de extremidade e lateral, respectivamente, da bucha no suporte de filme de óleo hidrodinâmico ilustrado na figura 4;[0026] Figures 5A and 5B are end and side views, respectively, of the bushing in the hydrodynamic oil film support illustrated in figure 4;

[0027] Os espaços entre os elementos rotativos e as buchas nas figuras 2 e 4 foram exagerados para fins ilustrativos.[0027] The spaces between the rotating elements and the bushings in figures 2 and 4 have been exaggerated for illustrative purposes.

DETAILED DESCRIPTION

[0028] Com referência inicialmente à figura 1, um cabeçote de colocação 22 compreende uma árvore oca 24 rotativa em torno de um eixo geométrico central "X". A árvore oca é equipada com uma passagem guia, um exemplo não limitador sendo um tubo guia 26. O tubo guia possui uma extremidade de entrada 26a alinhada com o eixo geométrico X, e uma seção intermediária curva 26b levando a uma extremidade de saída 26c espaçada radialmente a partir do eixo geométrico X. A árvore oca é contida dentro de uma estrutura de suporte estacionário 28 e é suportada para rotação em torno do eixo geométrico X pelos suportes axialmente espaçados 30, 32. O suporte 30 pode compreender uma combinação costas com costas de dois suportes cilíndricos angulares, com o suporte 32 na extremidade de distribuição do cabeçote de colocação sendo um suporte de filme de óleo hidrostático de acordo com uma modalidade ilustrativa da presente invenção. A árvore oca é acionada de forma rotativa por uma sequência de acionamento convencional incluindo engrenagens entrelaçadas 34, 36 energizadas por um caixa de engrenagem e motor (não ilustrada).[0028] With reference initially to figure 1, a placement head 22 comprises a hollow shaft 24 rotatable about a central geometric axis "X". The hollow shaft is equipped with a guide passage, a non-limiting example being a guide tube 26. The guide tube has an inlet end 26a aligned with the geometric axis X, and a curved intermediate section 26b leading to a spaced outlet end 26c radially from the X axis. The hollow shaft is contained within a stationary support structure 28 and is supported for rotation about the X axis by the axially spaced supports 30, 32. The support 30 can comprise a back-to-back combination of two angled cylindrical supports, with the support 32 at the distribution end of the placement head being a hydrostatic oil film support according to an illustrative embodiment of the present invention. The hollow shaft is rotationally driven by a conventional drive sequence including interlocking gears 34, 36 powered by a gearbox and motor (not shown).

[0029] Como pode ser observado por referência adicional a figura 2, o suporte de filme de óleo hidrostático compreende uma bucha 38 cercando a superfície articulada da árvore oca 24. Uma pluralidade de recessos espaçados de forma angular 40 é fornecida na superfície interna da bucha. Com referência novamente à figura 2, os recessos 40 são conectados através de condutos de suprimento 42 a um cabeçote de distribuição 44, que, por sua vez, é conectado a um dispositivo de suprimento primário que pode compreender uma bomba de alta pressão 46. O óleo de alta pressão suprido para os recessos 40 cria campos de pressão discretos 48 agindo durante condições estáticas antes da inicialização para elevar a superfície articulada da árvore oca a partir da superfície de bucha, e, depois disso, durante a operação do cabeçote de colocação, empurrar a árvore oca para o alinhamento concêntrico com a bucha, onde é mantida, independentemente da velocidade na qual a árvore oca é acionada. A excentricidade é, dessa forma, eliminada, ou pelo menos minimizada para níveis toleráveis. Pela elevação da superfície articulada da árvore oca da superfície de bucha antes da inicialização, a fricção é reduzida, eliminando, assim, a necessidade de um torque de inicialização aumentado.[0029] As can be seen by additional reference to figure 2, the hydrostatic oil film support comprises a bush 38 surrounding the hinged surface of the hollow tree 24. A plurality of angularly spaced recesses 40 is provided on the inner surface of the bush . Referring again to figure 2, the recesses 40 are connected via supply lines 42 to a distribution head 44, which, in turn, is connected to a primary supply device which can comprise a high pressure pump 46. The high pressure oil supplied to the recesses 40 creates discrete pressure fields 48 acting during static conditions before startup to raise the hollow shaft hinge surface from the bushing surface, and thereafter during the operation of the laying head, push the hollow shaft into concentric alignment with the bushing, where it is maintained, regardless of the speed at which the hollow shaft is driven. Eccentricity is thus eliminated, or at least minimized to tolerable levels. By lifting the hinged surface of the hollow shaft from the bushing surface before startup, friction is reduced, thus eliminating the need for increased startup torque.

[0030] Nas aplicações do cabeçote de colocação, o diâmetro interno D da bucha 38 é relativamente grande, variando tipicamente de cerca de 500 mm a 1000 mm. As cargas são relativamente leves, com uma massa rotativa de 40 kw ou menos. De acordo com as modalidades da presente invenção, e a fim de se aumentar o carregamento específico, o comprimento L do suporte é propositalmente encurtado para fornecer uma razão L/D menor do que 0,25, com as razões de L/D tão baixas quanto 0,15 sendo ilustradas por testes como sendo particularmente vantajosas.[0030] In applications of the placement head, the internal diameter D of bushing 38 is relatively large, typically ranging from about 500 mm to 1000 mm. The loads are relatively light, with a rotating mass of 40 kw or less. According to the modalities of the present invention, and in order to increase the specific load, the length L of the support is purposely shortened to provide an L / D ratio less than 0.25, with the L / D ratios so low as much as 0.15 being illustrated by tests as being particularly advantageous.

[0031] Enquanto não há base na teoria para o uso de tal diâmetro grande e suportes de filme de óleo hidrostático estreitos, o teste mostrou que tais suportes reduzem de forma benéfica o aquecimento do suporte. Por exemplo, as temperaturas de suporte foram medidas durante os testes de um cabeçote de colocação equipado com um suporte de filme de óleo hidrostático de acordo com uma modalidade ilustrativa da presente invenção. O suporte de filme de óleo hidrostático apresentou dimensões comparáveis com as do suporte de filme de óleo hidrodinâmico descrito previamente. Seu desenho foi similar ao apresentado na figura 2 exceto que a bucha possuía oito em vez de cinco partes de pressão igualmente espaçadas. Como pode ser observado na figura 3, em comparação com as temperaturas previstas do suporte de filme de óleo hidrodinâmico, as temperaturas medidas do suporte de filme de óleo hidrostático foram substancialmente inferiores.[0031] While there is no basis in theory for the use of such a large diameter and narrow hydrostatic oil film supports, the test has shown that such supports beneficially reduce the heating of the support. For example, support temperatures were measured during testing of a placement head equipped with a hydrostatic oil film support according to an illustrative embodiment of the present invention. The hydrostatic oil film support presented dimensions comparable to those of the hydrodynamic oil film support previously described. Its design was similar to that shown in figure 2 except that the bushing had eight instead of five equally spaced pressure parts. As can be seen in figure 3, compared to the predicted temperatures of the hydrodynamic oil film support, the measured temperatures of the hydrostatic oil film support were substantially lower.

[0032] As reduções benéficas no consumo de óleo e perda de energia também foram como esperadas quando se equipa os cabeçotes de colocação com suportes de filme de óleo hidrostático de acordo com as modalidades ilustrativas da presente invenção.[0032] Beneficial reductions in oil consumption and energy loss were also as expected when equipping the laying heads with hydrostatic oil film supports according to the illustrative modalities of the present invention.

[0033] Um laminador produzindo produtos de diâmetro pequeno enrolados a quente, por exemplo, hastes de 5,5 mm, trabalha em velocidades muito altas. No caso de uma falha de energia elétrica, e devido à inércia dos componentes rotativos, o laminador pode levar até 45 segundos ou mais para diminuir ("coast down") para a velocidade zero. De acordo com uma modalidade ilustrativa adicional da presente invenção, e a fim de se garantir que o suporte de filme de óleo hidrostático da presente invenção permaneça suprido com óleo de alta pressão durante esse período de desaceleração, um dispositivo de suprimento auxiliar serve para armazenar o óleo de alta pressão em um modo de espera. Como ilustrado na figura 2, o dispositivo de suprimento auxiliar pode compreender um acumulador 50 carregado com óleo de alta pressão suprido pela bomba de alta pressão 46. Uma válvula de verificação 52 isola o acumulador 50 da bomba 46, e uma válvula normalmente aberta 54 é fornecida entre o acumulador 50 e o cabeçote 44. Uma solenoide operada eletricamente fecha a válvula 54 durante a operação normal. No caso de uma falta de energia, o solenoide abrirá a válvula 54 automaticamente para conectar o acumulador 50 ao cabeçote 44, garantindo, assim, que o suporte 32 mantenha sua função hidrostática durante coast-down.[0033] A laminator producing small diameter products rolled in hot, for example, 5.5 mm rods, works at very high speeds. In the event of a power failure, and due to the inertia of the rotating components, the laminator can take up to 45 seconds or more to "coast down" to zero speed. According to a further illustrative embodiment of the present invention, and in order to ensure that the hydrostatic oil film support of the present invention remains supplied with high pressure oil during this deceleration period, an auxiliary supply device serves to store the high pressure oil in a standby mode. As illustrated in figure 2, the auxiliary supply device may comprise an accumulator 50 loaded with high pressure oil supplied by the high pressure pump 46. A check valve 52 isolates accumulator 50 from pump 46, and a normally open valve 54 is supplied between the accumulator 50 and the head 44. An electrically operated solenoid closes the valve 54 during normal operation. In the event of a power failure, the solenoid will automatically open valve 54 to connect accumulator 50 to head 44, thereby ensuring that support 32 maintains its hydrostatic function during coast-down.

[0034] Em vista do acima exposto, será apreciado agora pelos versados na técnica que pelo emprego de um suporte de filme de óleo hidrostático de acordo com as modalidades ilustrativas da presente invenção, a árvore oca pode ser mantida substancialmente em alinhamento concêntrico constante com a bucha, e isso pode ser alcançado independentemente da velocidade na qual o cabeçote de colocação está sendo operado. Dessa forma, os problemas com vibração decorrentes do turbilhão nos suportes hidrodinâmicos e espaços em suportes cilíndricos mecânicos são eliminados ou pelo menos minimizados de forma significativa a um ponto no qual não impedem mais a operação de alta velocidade do cabeçote de colocação. Isso é alcançado com os benefícios adicionais de temperaturas operacionais inferiores, reduções no consumo de óleo e perda de energia, e torques iniciais relativamente baixos.[0034] In view of the above, it will now be appreciated by those skilled in the art that by using a hydrostatic oil film support according to the illustrative modalities of the present invention, the hollow tree can be kept substantially in constant concentric alignment with the bushing, and this can be achieved regardless of the speed at which the placement head is being operated. In this way, the problems with vibration resulting from the swirl in the hydrodynamic supports and spaces in mechanical cylindrical supports are eliminated or at least significantly minimized to a point where they no longer impede the high speed operation of the placement head. This is achieved with the added benefits of lower operating temperatures, reductions in oil consumption and energy loss, and relatively low starting torques.

Claims

1. Laminator placement head (22), comprising a hollow shaft (24) rotating about a central geometric axis (X), said hollow shaft (24) being equipped with a guide path (26) configured and arranged to form a product of longitudinal movement in a continuous series of rings; a stationary support structure (28); and axially spaced radial supports (30, 32) supporting said hollow tree (24) for rotation around said geometric axis (X), one of said supports (32) comprising a hydrostatic oil film support, characterized by the fact that that the hydrostatic oil film has an internal diameter of at least about 500 mm, and having an L / D ratio of less than 0.25.

2. Placement head, according to claim 1, characterized by the fact that said L / D ratio is between 0.25 and 0.15.

3. Placement head according to claim 1, characterized in that said hydrostatic oil film support comprises a bush (38) surrounding an articulated surface of said hollow tree (24), a plurality of recesses (40) spaced at an angle in said bushing (38), and a primary supply device for supplying oil at a high pressure to said recesses (40) through a supply head to thereby create discrete pressure fields (48) acting on said hinged surface to push said hollow tree into the concentric alignment with said bushing (38).

4. Placement head, according to claim 3, characterized in that at least three of said recesses (40) and associated pressure fields are provided in said bushing (38).

5. Placement head according to claim 3 or 4, characterized in that said recesses (40) are equally spaced around the circumference of said bushing (38).

6. Placement head according to claim 3, characterized in that it additionally comprises an auxiliary supply device for supplying high pressure oil to said hydrostatic support in the event of an interruption in the oil supply by said primary supply device. .

7. Placement head according to claim 6, characterized in that said auxiliary supply device comprises an accumulator (50) loaded with high pressure oil by said primary supply device.