BR112016014335B1 - Dispositivo para fixação de carretel com conjuntos de magnetos biestáveis - Google Patents

Abstract

dispositivo para fixação de carretel com conjuntos de magnetos biestáveis. é divulgado um dispositivo para fixação de carretel (100) para uso em uma instalação de enrolamento de arame, tal como uma instalação de processamento de arame de aço. neste dispositivo para fixação de carretel carretéis que têm um flange magneticamente atraente são mantidos em um flange rotativo (102) por meio de conjuntos de magnetos (104, 104´, 104´´, 104´´´). em particular, sobre os conjuntos de magnetos, é que eles podem ser comutados entre um estado "sustentar" e um estado "liberar". em uma modalidade preferida, os conjuntos de magnetos apenas consomem energia quando no estado "liberar", isto é, quando o dispositivo de fixação de carretel não está girando. alternativamente, os conjuntos de magnetos podem ser feitos para apenas consumir energia quando trocando de estado. o benefício é que quando o carretel está girando, nenhum suprimento de energia é necessário. os conjuntos de magnetos compreendem sistemas de magnetos permanentes e são móveis dentro de uma carcaça não magnética. também um pino de acionamento para transferir torque entre flange rotativo e carretel não é mais necessário. portanto, os dispositivos para fixação de carretel permitem uma troca suave de carretéis.

Description

Descrição Campo técnico

[001] A invenção refere-se a um dispositivo para fixação de carretel para uso em uma unidade de equipamento para fornecimento ou retirada, para manipulação ou processamento de arame.

Técnica antecedente

[002] Arames de longo comprimento são carregados em carretéis de todos os tipos. Estes carretéis possibilitam o transporte e manipulação eficientes do arame, sem que o arame fique enredado ou que a extremidade seja perdida. Carretéis de arame são rotativos em equipamentos sobre eixos rotativos suportados em ambas as extremidades, eixos em balanço com um contradispositivo, em fusos verticais ou entre duas cavilhas rotativas. Uma vez que os carretéis estão muitas vezes operando em velocidades altas até muito altas, é um tema de segurança elementar que eles deveriam ser mantidos de forma firme durante rotação.

[003] Quando um carretel opera vazio ou cheio, sua substituição por carretéis cheios ou vazios deveria se dar de maneira suave e segura, e com pequeno esforço para não perder tempo no processo de produção. Algumas vezes carretéis são bem adaptados para seu uso no desenrolamento, porém podem não ser otimizados para enrolar arame. Por exemplo, o furo de um carretel pode ser pequeno e suficiente para uso sobre um eixo de uma instalação de fornecimento que opera em baixa velocidade e baixa tensão. Infelizmente, o mesmo tamanho de furo pode não ser adequado para usar o mesmo carretel em uma unidade de retirada, onde forças de enrolamento e velocidades de enrolamento são mais altas.

[004] Isto se torna particularmente relevante quando o arame é bastante pesado, tal como no caso de arames metálicos como arames de aço, filamentos de aço, ou cordões de aço. O peso do arame mantido pelo carretel é alto devido ao peso específico elevado do aço e os longos comprimentos envolvidos. A massa de arame mantida por um carretel pode variar entre 5 kg até 500 kg, enquanto o próprio carretel pode pesar entre 0,5 até 50 kg.

[005] Tipicamente, carretéis são montados deslizando o furo sobre um eixo em balanço montado em um disco rotativo. Uma montagem em balanço é muitas vezes preferida, uma vez que o lado oposto ao disco rotativo permanece livre e acessível para o operador. Nenhum contrassuporte é necessário desde que o fuso tenha diâmetro suficiente para sustentar a carga; Apenas um mandril é necessário para prender o carretel sobre o fuso. Usualmente um pino de acionamentoé montado no disco rotativo, o qual engata com um furo de acionamento descentralizado no carretel. Desta maneira, torque é transferido entre o disco rotativo acionado ou freado, e o carretel. O carregamento de um carretel vazio pode ser bastante desafiador para o operador, uma vez que ele deve primeiro buscar inserir o eixo no furo, e então engatar o furo de acionamento com o pino de acionamento. Qualquer melhoramento feito ao carregamento ou descarregamento de carretéis vazios ou cheios em uma instalação de processamento de arame de aço é portanto bem-vindo.

[006] Diversas soluções foram sugeridas para sustentar carretéis em seus eixos, particularmente para carretéis montados em balanço. Uma vez que os carretéis usados são geralmente feitos de aço que pode ser atraído por um magneto pode, portanto, parecer uma solução plausível usar força magnética para sustentar os carretéis na instalação. Contudo, o uso de forças magnéticas para montar carretéis parece em geral não ser apreciado: - quando eletromagnetos são usados, um suprimento constante de corrente é necessário no sentido de um disco que gira, implicando em um contato elétrico rotativo. O contato rotativo está sujeito ao desgaste. Quando de uma falha de eletricidade, os carretéis não são mais mantidos e podem ficar soltos do fuso. Também eletromag- netos consomem bastante energia quando ativos. - magnetos permanentes - como descrito na US 3396919 - podem apenas ser usados para carretéis com baixas massas, uma vez que os carretéis devem ser puxados do disco rotativo, com isto superando a força magnética de atração. Para carretéis pesados e cheios é difícil superar tais forças manualmente.

[007] Os inventores, portanto, vieram com a solução a seguir.

Divulgação da invenção

[008] O objetivo primário da invenção é melhorar a técnica existente de fixação de carretel em instalações de enrolamento de arame, mais especificamente instalações de arame de aço, tal como filamento de aço ou cordão de aço. É um objetivo da invenção fazer a substituição de carretel acontecer rápido, sem esforço e segura para o operador, enquanto não consumindo muita energia de qualquer tipo. É outro objetivo da invenção ser capaz de processar carretéis de furos pequenos em uma montagem em balanço. É ainda outro objetivo dispensar a necessidade de ter um pino de acionamento ou de torque para transferir torque do dispositivo de fixação de carretel para o carretel.

[009] De acordo com um primeiro aspecto da invenção, um dispositivo para fixação de carretel é reivindicado, o qual compreende de maneira primária um flange rotativo para sustentar um carretel. O flange rotativo é ligado de maneira rotativa à instalação de enrolamento de arame e pode ser acionado ou freado ou girar livremente. O carretel a ser usado deve ter no mínimo um flange que é magneticamente atraente. A maior parte de carretéis de metal feitos de chapa de aço são adequados. O flange rotativo é dotado de um ou mais conjuntos de magnetos. Os conjuntos de magnetos são montados de maneira direcional de acordo com o flange rotativo. Características sobre o dispositivo,são que o um ou mais conjuntos de magnetos podem ser ajustados para um estado "sustentar" para manter de maneira magnética o flange do carretel contra o flange rotativo, ou podem ser ajustados para o estado "liberar" para remover o carretel do flange.

[0010] Os conjuntos de magnetos são de preferência montados radialmente ao redor do eixo geométrico de rotação do flange rotativo. Angularmente, os conjuntos de magnetos são distribuídos de acordo com a simetria do flange do carretel contatado pelos conjuntos de magnetos. O flange do carretel pode ter nervuras de reforço sobre as quais os conjuntos de magnetos têm pouca pega. Assim, os conjuntos de magnetos são montados em posições entre aquelas nervuras de reforço onde existe uma superfície plana.

[0011] Tipicamente, quatro até oito conjuntos de magnetos são montados sobre o flange rotativo, embora nada proíba que menos (um, dois ou três, por exemplo) ou mais (até doze, por exemplo) possam ser usados para assegurar força de sustentação suficiente. Quanto mais conjuntos de magnetos estejam presentes, mais força de sustentação, mas também mais caro se torna o dispositivo completo.

[0012] Os conjuntos de magnetos são montados direcionalmente de acordo com o flange rotativo. Com isto quer-se significar que a superfície do conjunto de magnetos que entra em contato com o flange do carretel pode girar ligeiramente, porém não translacionar de maneira significativa (menos do que 5 mm) perpendicular ao flange rotativo. Isto permite ao conjunto de magnetos assumir aquela orientação que resulta na força de sustentação magnética máxima possível. Tipicamente, a normal à superfície que contata o carretel do conjunto de magnetos pode se desviar até 5° da normal sobre o f lange rotativo. Esta conformidade direcional pode ser conseguida através de um meio retentor axial tal como um parafuso com arruelas elásticas, junta de esfera, ou junta elastomérica.

[0013] A área geométrica do conjunto de magnetos que entra em contato com o flange do carretel pode ser adaptada para contato de superfície máximo com o flange. Se o flange do carretel é separado em setores pelas nervuras de reforço radial, a superfície de contato do conjunto de magnetos pode ser de forma substancialmente triangular, se ajustando no setor de flange. Alternativamente, a superfície de contato pode ser de forma circular, quadrada, ou de segmento.

[0014] De acordo com uma primeira modalidade preferida, cada conjunto de magnetos compreende um sistema de magnetos permanentes que é vedado do exterior em uma carcaça. A carcaça deve ser substancialmente não magnética, no mínimo na direção voltada para o flange do carretel. A traseira pode ou não ser magneticamente atraente. O sistema de magnetos permanentes compreende uma quantidade de magnetos permanentes individuais. Atualmente existem magnetos permanentes muito fortes com base em ligas de metal terras raras. Exemplos típicos são composições de neodímio-ferro-boro (Nd2Fe14B) e cobalto-samário (Co5Sm). Estes materiais mostram magnetização remanescente elevada e campos coercitivos elevados, isto é, têm uma indução magnética forte, são difíceis de desmagnetizar, fazendo-os os materiais ideais para uso. Alternativamente, materiais mais antigos tal como ‘alnico’ (uma liga de ferro, alumínio, níquel e cobalto) também podem ser usados. Uma vez que os magnetos de alto desempenho são usualmente sujeitos a corrosão, eles devem ser vedados individualmente (revestindo com níquel, cobre ou embebendo-os em uma resina) e vedados do exterior em uma carcaça não magnética feita, por exemplo, de uma liga de metal não magnético ou uma carcaça de polímero.

[0015] Tipicamente o sistema de magnetos permanentes irá compreender um número par de magnetos permanentes dispostos em um desenho plano com a magnetização perpendicular ao plano dos magnetos. Polos sul e norte de magnetos adjacentes são opostos, de modo que linhas de campo magnético franjam para fora de maneira máxima. Para o tipo de aplicação prevista e dependendo do peso do carretel cheio, um único sistema de magneto permanente deve ter uma força de sustentação de no mínimo 1 kN, ou mais do que 2 kN, ou mesmo melhor do que 5 kN. Aumentando a quantidade de conjuntos de magnetos no dispositivo, a força de sustentação pode ser aumentada ainda mais.

[0016] De acordo com uma segunda modalidade preferida, o conjunto de magnetos apenas requer uma introdução de energia quando no estado "liberar". Quando o dispositivo está no estado "sustentar"- isto é, durante operação rotativa - nenhuma introdução de energia é necessária. Uma vez que o carretel será apenas liberado do dispositivo de fixação do carretel quando ele está permanecendo parado, introdução de energia é apenas então requerida. Uma vez que o carretel tenha sido removido do dispositivo, a introdução de energia pode ser interrompida novamente, com isto retornando automaticamente o dispositivo para o estado "sustentar". Esta é uma grande vantagem em termos de energia e segurança, comparada, por exemplo, com eletro- magnetos, onde a introdução de energia é necessária enquanto o car-retelestá girando e não quando ele está permanecendo dormente.

[0017] De acordo com uma terceira modalidade preferida da invenção, os conjuntos de magnetos apenas requerem uma introdução de energia quando trocando de estado. Quando o magneto está no estado "sustentar" ou no estado "liberar", ele permanece naquele estadoaté que um curto pulso de energia seja alimentado aos conjuntos comutando-os para seu estado alternativo de "liberar" ou "sustentar". Esta modalidade utiliza mesmo menos energia do que a segunda modalidade.

[0018] O ajustamento do estado dos conjuntos de magnetos pode ser feito em conjunto ou em série. A introdução de energia pode ser uma ou duas dentre o grupo que compreende energia elétrica, pneumática, hidráulica, ou mecânica, como será explicado daqui em diante. A energia é alimentada através de um acoplamento de energia que pode ser um acoplamento de energia rotativo entre a instalação estacionária de enrolamento de arame e os conjuntos de magnetos no disco rotativo. Contudo, devido ao fato que apenas energia deve ser suprida quando o flange rotativo está parado, isto é, durante o descarre-gamento ou carregamento de um carretel, este acoplamento precisa somente ser realizado em parada, o que reduz enormemente o custo do acoplamento e aumenta enormemente a segurança do dispositivo de fixação de carretel. Isto em contraste, por exemplo, com conjuntos eletromagnéticos onde o acoplamento elétrico deve permanecer estabelecido durante operação. Qualquer perda de suprimento de corrente durante operação, por exemplo, devido a uma falha de contato elétrico ou uma falha de energia, resulta em uma liberação do carretel que é uma situação altamente perigosa. Preferivelmente, o acoplamento é coaxial com o eixo de rotação do flange rotativo. A parte estacionária do acoplamento é considerada parte do dispositivo de fixação do carretel (seja em um estado acoplado ou não).

[0019] A realização ou frenagem do acoplamento pode também precisar uma introdução de energia. Uma modalidade preferida do acoplamento de energia é um acoplamento de energia que é feito e rompido fisicamente pelo mesmo tipo de energia que é transferida. O acoplamento é rompido quando o dispositivo de fixação de carretel está operacional e está ativo quando o dispositivo de fixação de carretel está estacionário. Por exemplo, o acoplamento de energia pneumática é ativado ou rompido entre instalação e conjuntos de magnetos por meio de energia pneumática. Mesmo mais preferido é que o acoplamento seja realizado pela mesma introdução de energia que a introdução de energia para os conjuntos de magnetos. Por exemplo, uma conexão elétrica entre instalação de conjunto de magnetos é feita ou rompida pela corrente que opera através do acoplamento para o conjuntomagnético.

[0020] Em uma quarta modalidade preferida, os sistemas de magnetos permanentes são alternativamente móveis em ditos conjuntos de magnetos, desde uma posição próxima ao flange do carretel para atração forte e do flange do carretel, isto é, quando no estado "sustentar",até uma posição remota afastada do flange do carretel para atração fraca do flange do carretel, isto é, quando no estado "liberar". Uma vez que a atração do campo magnético rapidamente cai com distância (com o inverso do cubo da distância) a atração tem faixa curta, e a posição junto ou afastada não precisa ser àquela afastada uma da outra. Por exemplo, alguns centímetros são suficientes para ter o carretel liberado.

[0021] Contudo, para vir do estado "sustentar" para um estado "liberar" a energia de sustentação de cada sistema individual de magnetos permanentes deve ser superada. Portanto, uma introdução de energia é necessária. Preferivelmente, isto é feito por meio de um sistemapneumático no qual um fluido pressurizado é usado para separar um magneto permanente do flange do carretel e para movê-lo de maneira suficientemente afastada, de modo que a força de atração se torna desprezível. Tipicamente, uma pressão de 2 até 6 bar é necessária. Quando agora uma mola mecânica é montada atrás do magneto permanente, o carretel irá permanecer em posição remota desde que a pressão esteja ligada, e a mola irá mover o magneto permanente para a posição próxima quando a pressão é removida. Ao invés de uma mola mecânica, uma mola pneumática pode ser usada. Assim, dois tipos de introdução de energia são usados: pneumático e mecânico ou pneumático.

[0022] Alternativas são que um eletromagneto seja usado para mover um magneto permanente da posição próxima para a posição remota. Um impulso de corrente elétrica (isto é, energia) será suprido para puxar de volta o magneto permanente. Colocando uma placa de reforço ferromagnética para a carcaça não magnética, o magneto permanente pode ser mantido em posição remota sem suprimento de corrente. Fornecendo um pulso reverso de corrente para o eletromag- neto, o magneto permanente pode ser movido para a posição fechada. Neste caso ambas as introduções de energia são elétricas.

[0023] Em uma quinta modalidade preferida, o sistema de magnetos permanentes pode ser desviado para tornar o sistema inativo. Movendo de maneira relativa um desvio magnético entre o sistema de magnetos permanentes e o flange do carretel, o campo do sistema de magnetos permanentes é desviado para os desvios e o flange do carretelé liberado. Alternativamente, quando o desvio magnético é voltado para longe antes do conjunto de magnetos permanentes o campo magnético dos magnetos permanentes pode se estender para o flange do carretel e atrair o carretel. Um desvio magnético é uma peça ferromagnéticade material, por exemplo, de ferro.

[0024] Em outro melhoramento do dispositivo de fixação de carretel os conjuntos de magnetos são dotados de uma camada de alto atrito, no mínimo na área de superfície projetada para contatar o flange do carretel. Uma vez que atrito é determinado pela interação de um lado da superfície do carretel e o outro lado da camada de alto atrito, ambas estas superfícies podem ser otimizadas para atrito ótimo. Por exemplo, a superfície do carretel que contata o conjunto de magnetos pode ser feita áspera ou serrilhada, enquanto a camada de alto atrito é feita de uma borracha, (ou apenas o inverso). Alternativamente, quando a superfície do carretel é muito lisa, no caso, por exemplo, de um carretel pintado, o calço de borracha sobre o conjunto de magnetos pode ser dotado de taças de aspiração flexíveis. Um atrito elevado entre a superfície do carretel e os conjuntos de magnetos é desejável como quando o carretel é acionado forças de cisalhamento consideráveis ocorrem entre o flange do carretel e o conjunto de magnetos. Daí, não apenas a retenção do carretel perpendicular ao flange rotativo deve ser elevada, mas também na direção de cisalhamento, isto é, no plano do flange rotativo. Alternativamente, quando nervuras de reforço estão presentes no flange do carretel, estas nervuras podem impedir deslizamento do conjunto de magnetos sobre o flange do carretel quando torque é aplicado ao carretel.

[0025] Um pino de acionamento sobre o flange rotativo e um furo de ajustamento de acionamento no carretel, portanto, não são mais necessários no dispositivo de fixação de carretel de acordo com a invenção. Isto facilita enormemente a montagem do carretel, uma vez que o operador não precisa mais procurar engatar o pino de acionamento no furo de acionamento do carretel.

[0026] Um pino de centralização permanece necessário para sustentar o carretel a ser mantido no centro da placa rotativa. Um carretel descentralizado não pode ser tolerado. Contudo, o pino de centralização não precisa se estender através do furo completo, devido ao fato que o carretel é também carregado pelo flange rotativo. Em adição, carretéis com furo pequeno podem também ser processados sobre a instalação de enrolamento de arame com este dispositivo de fixação de carretel. Em instalações de enrolamento de arame da técnica precedente, que usam carretéis com furos pequenos (digamos 33 mm ou menos), os eixo são submetidos a fadiga, uma vez que todo o peso e forças do arame são transmitidas para o eixo. Uma vez que agora uma força considerável é assumida pelo flange rotativo, pinos centrais de pequeno diâmetro podem ser permitidos e mesmo não ter que cobrir a largura total do carretel.

[0027] Contudo, para carretéis ainda mais pesados, um pino central ou eixo que se estende ao redor da largura do carretel pode ainda ser usado. Neste caso, um contra centro ou mandril de sustentação pode ser fornecido na extremidade oposta ao flange rotativo para prender o carretel de maneira adicional.

[0028] De acordo com um segundo aspecto da invenção, uma instalação para enrolamento de arame é reivindicada. A instalação para enrolamento de arame pode ser uma instalação de fornecimento ou retirada, que compreende um ou diversos dispositivos de fixação de carretel de acordo com a invenção, como divulgada acima e nas reivindicações. Tal instalação de enrolamento pode usar carretéis de furo pequeno sem um furo de acionamento.

[0029] De acordo com um terceiro aspecto da invenção, um carretel para arame que é especificamente adequado para uso com o dispositivo de fixação de carretel é divulgado. O carretel tem no mínimo um flange que é magneticamente atraente. Portanto, o metal magneti- zável suficiente deve estar presente. Chapas de aço com espessura entre 1 até 4 mm, tal como 3 mm serão geralmente suficientes para serem mantidas de forma magnética. Carretéis típicos com uma massa de carga total entre 10 e 800 kg são previstos serem usados com o dispositivo para fixação de carretel. Específico sobre os carretéis é que no mínimo as áreas do flange que são contatáveis pelos conjuntos de magnetos são dotadas de um revestimento antideslizamento. Isto para melhorar a resistência à força de cisalhamento do dispositivo de fixação de carretel.

Breve descrição de figuras nos desenhos

[0030] A figura 1 mostra o dispositivo de fixação de carretel em vista em perspectiva.

[0031] A figura 2 é uma vista em seção transversal de uma primeira modalidade de um conjunto de magnetos.

[0032] A figura 3 é uma vista em seção transversal de uma segunda modalidade de um conjunto de magnetos.

[0033] As figuras 4a e 4b são vistas em seção transversal de uma terceira modalidade de um conjunto de magnetos tomado como exemplo.

[0034] As figuras 5a e 5b são seções axiais transversais l de uma modalidade do acoplamento de energia.

[0035] O primeiro dígito na referência nos números se refere ao número da figura. Nas figuras 2 até 4, itens iguais e números de unidade se referem a itens iguais ou similares.

Modos de realizar a invenção

[0036] Uma vista em perspectiva do dispositivo de fixação de carretel está mostrada na figura 1. Basicamente o dispositivo compreende um flange rotativo 102 sobre o qual conjuntos de magnetos 104, 104', 104", 104''' são montados. Os conjuntos de magnetos se salientam ligeiramente acima do plano do flange rotativo 102. Como conhecido na técnica o flange rotativo é montado de forma fixa a um eixo que gira em conjunto 106. Um pino de centralização 108 é montado de maneira centralizada ao centro do carretel no dispositivo de fixação de carretel. Um acoplamento de energia 110 é fornecido na extremidade do eixo 106. O dispositivo de fixação de carretel é montado pelo eixo 106 em uma instalação de enrolamento de arame (não mostrado) tal como uma banca de enrolamento para 12 ou para 24 ou mais carretéis. Os carretéis cheios neste tipo de instalação têm uma massa de mais do que 100 kg. Observar que nenhum pino de acionamento para transferir torque para o carretel está presente no flange rotativo 102, como nas instalações da técnica precedente.

[0037] A figura 2 mostra uma primeira modalidade do conjunto de magnetos 200. O conjunto de magnetos é mantido em uma caixa redonda 218 que é montada de forma fixa no flange rotativo 220 por meio de um parafuso 222. A carcaça não magnética consiste em um corpo cilíndrico 206 de alumínio com uma cobertura frontal 204 feita de latão. A cobertura traseira 208 é feita de aço inoxidável magnetizável ferrítico ou martensítico. A carcaça veda o sistema interno de magnetos permanentes 203 do ambiente exterior. O sistema de magnetos 203 compreende seis magnetos permanentes 202, 202', 202" (outros magnetos não estão mostrados) dispostos em um hexágono e manti-dos em um suporte de polímero feito de resina fundida. O campo permanente dos magnetos é disposto alternando entre magnetos adjacentes. Os magnetos permanentes são de preferência magnetos de alto desempenho Hicorex® do tipo NdFeB que podem ser obtidos de Hitachi Magnetics Corporation.

[0038] O sistema de magnetos permanentes 203 pode mover de uma posição junto à cobertura frontal 204 até uma posição afastada da cobertura frontal indicada com uma linha leve tracejada 203' na figura 2. Para esta finalidade o sistema redondo de magnetos permanentes 203 é dotado de um par de anéis de vedação circunferenciais 224, 224'. Os anéis de vedação são de preferência anéis de vedação Viton® altamente elásticos e resistentes ao desgaste. Pressurizando a introdução de ar 216 o sistema de magnetos é empurrado de maneira pneumática da posição junto ao carretel para uma posição 203' mais afastada dele. Para permitir a pressão se espalhar entre o sistema de magnetos e a placa frontal 204, a placa frontal ou o sistema de magnetos pode ter canais recortados.

[0039] O conjunto de magnetos é montado direcionalmente compatível na caixa 218. Isto é conseguido por uma mola 210 e montagem de parafuso 212. Desta maneira, o conjunto de magnetos pode girar dentro da caixa 218 mas não pode ser puxado para fora, uma vez que o parafuso 212 impede isto.

[0040] Uma vez que o sistema de magnetos tenha alcançado a posição remota 203', a pressão de ar pode ser liberada, uma vez que o sistema de magnetos está agora ligeiramente atraído pela cobertura traseira fracamente magnetizável 208. Quando todos os sistemas de magnetos nos respectivos conjuntos de magnetos 104, 104', 104'', 104''' estão na posição remota, isto é, no estado "liberar", o carretel pode ser removido do dispositivo de fixação de carretel uma vez que o flange do carretel está liberado do flange rotativo 220, 102.

[0041] Quando agora um carretel vazio tenha sido desliza- do sobre o pino central 108, os conjuntos de magnetos podem ser ajustados para o estado "sustentar" por meio da linha de pressurização de ar 214. O sistema de magnetos é então movido da posição remota 203' para a posição fechada 203, com isto mantendo o flange do carretel de maneira magnética. Uma vez que o flange do carretel é atraído pelos sistemas de magnetos, a pressão de ar pode ser removida e o carretel pode começar a girar sem qualquer outra introdução de energia para os conjuntos de magnetos. Esta é uma das vantagens principais do dispositivo de fixação de carretel: não há necessidade por uma introdução de energia para sustentar o carretel durante operação. Outra vantagem desta modalidade é que apenas um pulso de ar é necessário quando mudando de estado.

[0042] Para aumentar a resistência à força de cisalhamento do flange de carretel em relação ao conjunto de magnetos durante enrolamento, a cobertura frontal 204 é dotada de uma camada de borracha vulcanizada 226. Esta camada de borracha adere muito bem à cobertura frontal de latão 204. De preferência ela tem menos do que 1 mm de espessura para não enfraquecer a atração magnética.

[0043] Outra modalidade vantajosa do conjunto de magnetos 300 está mostrada na figura 3. Nesta modalidade a cobertura traseira 308 é feita de alumínio. A compatibilidade direcional é conseguida através de um colar resiliente 310 feito de borracha, e um parafuso de esfera 312. De forma análoga com a modalidade precedente, o sistema de magnetos 303 é composto de seis magnetos permanentes com polaridade alternada. Agora a linha 314 alimenta de forma centralizada ar pressurizado através do tubo central 316 para entre a cobertura frontal 304 e o sistema de magnetos permanentes 303. Vedações deslizantes 324, 324', 324" e 324'"asseguram vedação. Quando o agora ar pressurizado é suprido através da linha 314, o sistema de magnetos irá mover para longe da posição junto ao carretel. Uma mola cônica 314 empurra o sistema de magnetos de volta, porém a força da mola é superada pela força exercida pelo ar pressurizado.

[0044] Desde que a pressão permaneça estabelecida, o sistema de magnetos 303 permanece em posição remota, isto é, no estado "liberar". Desde que a pressão desaparece, o sistema de magnetos move para o estado "sustentar" sob a ação da mola 314. Existem, portanto, dois tipos diferentes de introdução de energia: mecânica (a mola) e pneumática. A vantagem desta modalidade é que apenas uma linha de alimentação de ar 314 é necessária. Por outro lado, energia pneumática é necessária desde que o sistema de magneto esteja no estado "liberar". Contudo, normalmente isto não irá durar muito, uma vez que o tempo necessário para remover ou montar um carretel é relativamente curto. Entre remover e montar um carretel a pressão pode ser liberada.

[0045] Outra modalidade de um conjunto de magnetos está mostrada na figura 4a e figura 4b, que é uma seção transversal através do plano AA da figura 4a. Novamente, o conjunto é montado compatível de forma direcional na caixa 418 através de um parafuso de esfera 414. Porém agora os quatro magnetos 402, 402'. 402'' e 402'''permanecem estacionários no conjunto. Um desvio 430 feito de um mate- rial ferromagnético tal como ferro é montado entre a cobertura frontal 404 e os magnetos permanentes. O desvio segmentado 430 pode girar na frente dos polos dos magnetos permanentes por meio do eixo giratório 414. Atrito entre magnetos 402, 402'. 402" e 402'" - uma vez que os magnetos atraem fortemente o desvio 430 - é diminuído colocando uma camada de baixo atrito 432, tal como filme de teflon entre magnetos e desvio. Comutar estados é agora realizado girando o eixo 414 (introdução de energia mecânica). Quando o desvio 430 é girado na frente dos magnetos, o campo magnético é desviado através do desvio 430 e enfraquecido de forma considerável junto ao flange de carretel. Liberar os magnetos do desvio irá possibilitar ao campo magnético atrair o carretel novamente.

[0046] Um acoplamento de energia pneumática conveniente 110 entre a instalação de enrolamento de arame e o dispositivo de fixação de carretel está mostrado na figura 5a no estado aberto, por exemplo, durante rotação do eixo 106, e na figura 5b no estado fechado, quando o eixo 106 está estacionário. O acoplamento é especificamente conveniente para operar em conjunto com os conjuntos de magnetos da segunda modalidade da figura 3.

[0047] Durante a operação da instalação, os conjuntos de magnetos não precisam energia e nenhuma introdução pneumática é necessária através do tubo de alimentação 514. Então, o eixo 502 que corresponde ao eixo 105 na figura 1 está girando, enquanto a carcaça de acoplamento 504 permanece de maneira estacionária ligada à instalação de enrolamento de arame. A carcaça 504 e o eixo 502 são centralizados um ao outro através do mancal de esfera 506.

[0048] O acoplamento é dotado de um pistão 516 que move axialmente sobre o tubo de alimentação 514 na carcaça 504 e vedado por meio de vedações 518 e 518'. O pistão empurra contra vedações expansíveis elastoméricas 510, 510' que são mantidas pela porca cen- tral furada 508 que é rosqueada sobre o tubo de alimentação 514. A vedação elastomérica expansível 510 é ligada ao pistão 514. As vedações interiores 520, 520' devem, portanto, não ser de alta qualidade ou podem mesmo ser substituídas por anéis de retenção (circlip).

[0049] Quando agora o eixo 106/502 veio para parada e o carretel deve ser removido ou carregado, a câmara de pressão 530 é carregada com ar pressurizado através da entrada 512, como mostrado na figura 5b. O pistão 516 comprime as vedações elastoméricas expansíveis 510, 510' que com isto expandem radialmente e proporcionam uma vedação entre o eixo oco 502 e o tubo de alimentação 514. Agora ar comprimido pode ser alimentado através do tubo de alimentação 514 que, por sua vez, irá colocar os conjuntos de magnetos 104, 104', 104'', 104''' no estado "liberar". Uma árvore dividida é fornecida no eixo 106 para alimentar todos os conjuntos de magnetos ao mesmo tempo.

[0050] Quando os conjuntos de magnetos devem ser colocados no estado "sustentar", a pressão sobre o tubo de alimentação 514 é liberada. Daí em diante ar é liberado da câmara de pressão 530 e as vedações elastoméricas expansíveis empurram de volta o pistão 516 para a posição aberta. O acoplamento pneumático entre o eixo rotativo 502/106 é agora removido e o eixo pode girar livremente. Desta maneira o uso de uma vedação rotativa, isto é, uma vedação entre eixos coaxiais que giram livremente um em relação ao outro, pode ser impedida. Vedações rotativas são intensivas em manutenção e sujeitas ao desgaste.

[0051] O ciclo de operação pode ainda ser simplificado usando válvulas diferenciais apropriadas entre entradas 514 e 512 e o suprimento de ar pneumático, tal que todo o ciclo pode ser completado a partir de uma fonte.

[0052] A figura 6 mostra um carretel que é especificamente adap- tado para uso com os dispositivos de fixação de carretel como explicados aqui antes. O carretel 600 é feito de chapa de aço de 4 mm de espessura. Como usual, nervuras 604 são estampadas na chapa de metal para reforçar o flange. É por isso que os conjuntos de magnetos 104, 104', 104", 104'"são salientes do plano do flange rotativo 102 para não serem prejudicados pelas nervuras. Vai sem dizer que a si-metria das nervuras de reforço 604 (neste caso oito vezes) deve ser compatível com a simetria dos conjuntos de magnetos (neste caso quatro vezes). Entre as nervuras os setores planos que podem entrar em contato com os conjuntos de magnetos são dotados de um revestimento antideslizamento 610. Se os conjuntos de magnetos são dotados de uma cobertura de borracha, um revestimento antideslizamento pode ser um revestimento áspero ou serrilhado tal como, por exemplo, obtido revestindo com uma pintura que contém areia. Ao usar tal carretel não há necessidade de alinhar um furo de acionamento com um pino de acionamento o que simplifica enormemente a montagem do carretel.

Claims (13)

1. Dispositivo para fixação de carretel (100) para uso em uma instalação para enrolamento de arame que compreende um flange rotativo (102) para sustentar um carretel com um flange de carretel que é magneticamente atraente, o dito flange rotativo sendo dotado de um ou mais conjuntos de magnetos (104, 104’, 104’’, 104’’’), onde ditos conjuntos de magnetos são ligados direcionalmente compatíveis ao dito flange rotativo, caracterizado pelo fato de que: os ditos um ou mais conjuntos de magnetos (104, 104’, 104’’, 104’’’) poderem ser ajustados de maneira seletiva para um estado "sustentar" para sustentar de maneira magnética o dito flange de carretel ao dito flange rotativo (102) ou a um estado "liberar" para liberar o dito flange de carretel do dito flange rotativo, onde os ditos conjuntos de magnetos (104, 104’, 104’’, 104’’’) compreendem sistemas de magnetos permanentes (203, 303) que são vedados do exterior por uma carcaça, onde os ditos conjuntos de magnetos requererem somente introdução de energia quando no estado "liberar” ou quando comutando estado, o dito dispositivo de fixação de carretel ainda compreendendo um acoplamento de energia (110) para acoplar a dita introdução de energia a partir da instalação para enrolamento de arame para o dito conjunto de magneto (104, 104’, 104’’, 104’’’), onde o dito acoplamento de energia (110) é um acoplamento de energia rotativo que pode ser estabelecido quando o dito dispositivo para fixação de carretel está estacionário e poder ser rompido quando o dito dispositivo para fixação de carretel está girando.

2. Dispositivo de fixação de carretel (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a dita introdução de energia ser uma ou duas dentre o grupo que compreende energia elétrica, pneumática, hidráulica ou mecânica.

3. Dispositivo de fixação de carretel (100), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a dita introdução de energia ser uma ou duas dentre o grupo que compreende energia elétrica, pneumática, hidráulica, ou mecânica e em que o dito acoplamento de energia é realizado ou rompido fisicamente através do mesmo tipo de energia da introdução de energia.

4. Dispositivo para fixação de carretel (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por os ditos sistemas de magnetos permanentes (203, 303) serem alternativamente móveis nos ditos conjuntos de magnetos a partir de uma posição fechada para atração forte do flange de carretel no dito estado "sustentar", para uma posição remota para atração fraca para o flange de carretel em dito estado "liberar".

5. Dispositivo para fixação de carretel, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por ainda compreender um desvio magnético (430), no qual os ditos sistemas de magnetos permanentes (402, 402’, 402’’, 402’’’, 402’’’’) e os ditos desvios magnéticos (403) são móveis relativamente e alternadamente móveis em ditos conjuntos de magnetos desde uma configuração de desvio na qual o dito campo de sistemas de magnetos permanentes é desviado em dito estado "liberar" para uma configuração de acoplamento na qual o campo de magnetos permanentes não é desviado em dito estado "sustentar".

6. Dispositivo para fixação de carretel, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por os ditos conjuntos de magnetos (200) ainda compreenderem uma camada de alto atrito (226) pelo menos na superfície projetada para contatar o flange de carretel.

7. Dispositivo de fixação de carretel (100), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o dito conjunto de magnetos (104, 104', 104",104'") se sobressair para fora do plano do flange rotativo em que há uma simetria do dito conjunto de magnetos, e em que a dita camada de alto atrito (226) é feita de borracha.

8. Dispositivo para fixação de carretel (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por o dito flange rotativo ser ainda dotado de um pino central (108) para centralizar o carretel a ser mantido.

9. Dispositivo para fixação de carretel (100), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o comprimento de dito pino central (108) ser igual ou maior do que a largura do carretel a ser mantido.

10. Dispositivo para fixação de carretel (100), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o comprimento de dito pino central (108) ser mais curto do que a largura do carretel a ser mantido.

11. Dispositivo para fixação de carretel, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado por o dito dispositivo para fixação de carretel ser ainda dotado de um contracentro para sustentar de forma segura o carretel na extremidade oposta ao dito flange rotativo.

12. Instalação para enrolamento de arame caracterizada pelo fato de ser dotada de pelo menos um dispositivo para fixação de carretel como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11.

13. Carretel para arame (600) adequado para uso com o dispositivo para fixação de carretel (100), como definido na reivindicação 7, no qual o dito carretel tem pelo menos um flange que é magneticamente atraente, o dito flange sendo feito de uma lâmina de aço com uma espessura entre 1 a 4 mm, onde o dito flange compreende nervuras de reforço estampado (604) com entre os ditos setores planos de nervuras contatáveis pelos conjuntos de magnetos, caracterizados por pelo menos os ditos setores planos serem proporcionados com um revestimento antideslizamento bruto ou serrado (610) e onde uma simetria das ditas nervuras de reforço (604) é compatível com a simetria do dito conjunto de magnetos.

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