BR112016024857B1

BR112016024857B1 - COOLING SYSTEM FOR A CAPSTRANT OF A WIRE DRAWING BENCH, COOLING SYSTEM AND CAPSTRANT COMBINATION, AND WIRE DRAWING BENCH

Info

Publication number: BR112016024857B1
Application number: BR112016024857-0A
Authority: BR
Inventors: Erwin Vereecken; Hendrik Van Hoecke
Original assignee: Nv Bekaert Sa
Priority date: 2014-04-29
Filing date: 2015-04-07
Publication date: 2022-12-27
Also published as: CN106457326A; ES2672574T3; WO2015165695A1; EP3137236B1; HUE037338T2; PL3137236T3; EP3137236A1; BR112016024857A2; CR20160482A; CN106457326B

Abstract

SISTEMA DE RESFRIAMENTO PARA UM CABRESTANTE DE TREFILAÇÃO SECA. O sistema de resfriamento do cabrestante (202) é baseado em abas dobráveis (204) que são pressionáveis contra a superfície interior do cabrestante. O sistema de resfriamento tem a vantagem que as abas (204) derrapam sobre o filme refrigerante na velocidade operacional e raspam a superfície interior do cabrestante (202) nas velocidades de partida ou parada. Deste modo a superfície interior do cabrestante é limpa de ferrugem e outros detritos. Na velocidade operacional, uma vez que as abas derrapam no refrigerante, existe uma perda muito pequena de energia devido ao atrito.COOLING SYSTEM FOR A DRY DRAWING CAPSTRANT. The capstan cooling system (202) is based on foldable flaps (204) which are pressable against the interior surface of the capstan. The cooling system has the advantage that the fins (204) skid over the coolant film at operating speed and scrape the inside surface of the capstan (202) at start or stop speeds. In this way the inner surface of the capstan is cleaned of rust and other debris. At operating speed, as the flaps skid in the coolant, there is very little energy loss due to friction.

Description

Technical Field

[001] A presente invenção é relativa a um sistema de resfriamento adaptado para uso em um banco de trefilação de arame, mais particularmente um banco de trefilação seca, do qual os cabrestantes de trefilação devem ser resfriados durante uso. A invenção é igualmente relativa a um banco de trefilação de arame dotado de tal sistema de resfriamento e a combinação do sistema de resfriamento e um cabrestante adaptado para uso com dito sistema de resfriamento. Além disso, a invenção é relativa a um método para o resfriamento de um cabrestante de trefilação seca.[001] The present invention relates to a cooling system adapted for use in a wire drawing bench, more particularly a dry drawing bench, from which the drawing capstans must be cooled during use. The invention also relates to a wire drawing bench provided with such a cooling system and the combination of the cooling system and a capstan adapted for use with said cooling system. Furthermore, the invention relates to a method for cooling a dry drawing capstan.

preceding technique

[002] Em trefilação de arame de metal, um arame de metal, por exemplo, feito de aço, cobre, alumínio ou metais similares, é puxado através de orifícios sucessivamente menores feitos de matrizes de trefilação de metal duro. As matrizes de trefilação são montadas em um banco de trefilação em suportes de matriz robustos, para impedir as matrizes de mover com o arame. O arame é puxado através da matriz por um tambor, no campo conhecido como "um cabrestante de trefilação", ou resumidamente "cabrestante", em torno do qual algumas voltas de arame são enroladas de modo a prender o arame. Depois de poucas voltas, o arame deixa o cabrestante e é guiado para a próxima matriz de trefilação e, finalmente, para o carretel de retirada. Naturalmente, o arame deve ser lubrificado para diminuir o atrito entre o arame e a matriz durante trefilação. Quando a lubrificação é por meio de um lubrificante na forma de um pó ou um gel, nos referimos a uma "trefilação seca" ("dry drawing")*, em oposição a trefilação úmida ("wet wire drawing"), onde as matrizes, os cabrestantes e o arame são submersos em líquido lubrificante.[002] In metal wire drawing, a metal wire, for example made of steel, copper, aluminum or similar metals, is drawn through successively smaller holes made of carbide drawing dies. Drawing dies are mounted on a drawing bench on sturdy die holders to keep the dies from moving with the wire. The wire is drawn through the die by a drum, in the field known as a "drawing capstan", or "capstan" for short, around which a few turns of wire are wound in order to secure the wire. After a few turns, the wire leaves the capstan and is guided to the next drawing die and finally to the take-out spool. Naturally, the wire must be lubricated to reduce the friction between the wire and the die during drawing. When lubrication is by means of a lubricant in the form of a powder or a gel, we refer to "dry drawing"*, as opposed to wet wire drawing, where the dies , capstans and wire are submerged in lubricating liquid.

[003] Em cada matriz de trefilação, o arame é deformado plástica mente, gerando com isto uma grande quantidade de calor. Enquanto em trefilação úmida este calor é facilmente transferido para o líquido lubrificante, em trefilação seca isto não é possível. Portanto, em trefilação seca o suporte da matriz é resfriado. Até certo grau, resfriamento do arame pode ser aumentado aumentando o número de voltas em torno do cabrestante, mas isto apenas reduz a temperatura de saída do arame e não melhora o resfriamento dos enrolamentos que entram. Daí, o cabrestante que recebe o arame quente também deve ser resfriado. Falta de, ou resfriamento insuficiente, resulta em qualidade inferior do arame. O resfriamento dos cabrestantes é, portanto, um problema conhecido no projeto de bancos de trefilação seca.[003] In each drawing die, the wire is plastically deformed, thereby generating a large amount of heat. While in wet drawing this heat is easily transferred to the lubricating liquid, in dry drawing this is not possible. Therefore, in dry drawing the die support is cooled. To some degree, wire cooling can be increased by increasing the number of turns around the capstan, but this only reduces the exit wire temperature and does not improve the cooling of the incoming windings. Then, the capstan that receives the hot wire must also be cooled. Lack of, or insufficient cooling, results in inferior wire quality. Cooling of capstans is therefore a known problem in the design of dry drawing benches.

[004] Em geral, o resfriamento é feito a partir do interior do cabres tante borrifando um refrigerante sobre a parede interior do cabrestante e recuperando o refrigerante em um poço abaixo do cabrestante. Alternativamente e adicionalmente, resfriamento a ar é muitas vezes usado, onde ar é soprado sobre os arames no peitoril do cabrestante a partir de um espaço que circunda o cabrestante. O peitoril do cabrestante é um colar no pé do cabrestante que empurra para cima os enrolamentos já presentes. No peitoril o arame é mais quente.[004] In general, cooling is done from the inside of the capstan by spraying a coolant on the interior wall of the capstan and recovering the coolant in a well below the capstan. Alternatively and additionally, air cooling is often used, where air is blown over the wires in the winch of the capstan from a space surrounding the capstan. The capstan sill is a collar on the capstan foot that pushes up the windings already present. On the sill the wire is warmer.

[005] Algumas soluções alternativas e melhoramentos que foram documentados são:[005] Some workarounds and improvements that have been documented are:

[006] A. A JP8281317A descreve um cabrestante de trefilação, no qual um cilindro interior estacionário é introduzido tendo palhetas no topo que direcionalmente injetam água de resfriamento no espaço entre o cilindro e a superfície interior do cabrestante.[006] A. JP8281317A describes a drawing capstan, in which a stationary inner cylinder is introduced having vanes at the top that directionally inject cooling water into the space between the cylinder and the inner surface of the capstan.

[007] B. A EP0752287 descreve um cabrestante com uma unidade de resfriamento de fluido, esta compreendendo, pelo menos, um setor circular, que está localizado perto da superfície lateral interna do corpo e é conectado à estrutura fixa do banco de trefilação. Pelo menos um bocal junto à superfície exterior do sector está presente de modo a formar uma camisa de refrigerante que flui sobre a superfície lateral interna do corpo. O setor circular é dotado de aletas orientadas de forma helicoidal que agitam o refrigerante sobre a superfície lateral interna. Uma abertura de serviço relativamente grande pode ser fornecida no topo do cabrestante, para montar e alinhar os setores circulares.[007] B. EP0752287 describes a capstan with a fluid cooling unit, this comprising at least one circular sector, which is located close to the inner lateral surface of the body and is connected to the fixed structure of the drawing bench. At least one nozzle close to the outer surface of the sector is present so as to form a jacket of coolant flowing over the inner lateral surface of the body. The circular sector is equipped with helically oriented fins that stir the coolant on the inner side surface. A relatively large service opening can be provided at the top of the capstan to mount and align the circular sectors.

[008] C. A US4050282 descreve um sistema de resfriamento interior, em que o inserto interior tem nervuras verticais que se estendem axialmente dividindo o espaço entre inserto e cabrestante em uma pluralidade de câmaras individuais. As nervuras estão situadas em seções livremente tensionadas em arco ou encurvadas do inserto interior conformado anular. As nervuras que se estendem axialmente terminam com uma pequena folga de menos do que 0,5 mm, preferivelmente menos que 0,2 mm, na frente da superfície interior do cabrestante, de modo que possíveis depósitos de material estranho são permanentemente levados pelo tambor rotativo de matriz de trefilação.[008] C. US4050282 describes an interior cooling system, in which the interior insert has axially extending vertical ribs dividing the space between insert and capstan into a plurality of individual chambers. The ribs are located on freely tensioned arched or curved sections of the annular shaped inner insert. The axially extending ribs end with a small gap of less than 0.5 mm, preferably less than 0.2 mm, in front of the inner surface of the capstan, so that possible deposits of foreign material are permanently carried away by the rotating drum drawing die.

[009] D. SU 997890 A1 descreve um tubo que é fixado vertical mente em uma base dentro do cabrestante. Uma lacuna permanece entre a superfície interna do cabrestante. O tubo remove o refrigerante que está em contato direto com a camada que está em contato com a parede do corpo, de modo que o refrigerante é constantemente renovado. O tubo é rotativamente orientado e fixo, mas não entra em contato com a parede giratória do cabrestante. Considerando a orientação do tubo, uma pequena deflexão em direção à parede arrastaria o tubo e o esmagando.[009] D. SU 997890 A1 describes a tube that is fixed vertically on a base inside the capstan. A gap remains between the inner surface of the capstan. The tube removes the refrigerant that is in direct contact with the layer that is in contact with the body wall, so that the refrigerant is constantly renewed. The tube is rotatably oriented and fixed, but does not come into contact with the capstan's rotating wall. Considering the tube's orientation, a small deflection towards the wall would drag the tube and crush it.

[0010] Um dos problemas que agravam a capacidade de resfria mento de um cabrestante é de fato a formação de uma camada de ferrugem dentro do cabrestante. Quando a camada de ferrugem se forma, a capacidade de resfriamento do sistema de resfriamento interior é reduzida. Esta diminuição em capacidade de resfriamento muitas vezes passa despercebida quando o fluxo do refrigerante é mantido constante.[0010] One of the problems that aggravate the cooling capacity of a capstan is in fact the formation of a layer of rust inside the capstan. When the rust layer forms, the cooling capacity of the interior cooling system is reduced. This decrease in cooling capacity often goes unnoticed when the coolant flow is kept constant.

[0011] Outro problema que ocorre com sistemas de resfriamento que são baseados em resfriamento em espaço estreito (tal como na técnica precedente "A"' e "C") é que - uma vez que o refrigerante é arrastado pelo cabrestante e mantido estacionário pelo tambor interno - a viscosidade do líquido refrigerante conduz a perdas de agitação que ocorrem em velocidades de trefilação elevadas. Isto tem um grande impacto sobre a energia necessária para acionar o cabrestante.[0011] Another problem that occurs with cooling systems that are based on narrow space cooling (such as in the prior art "A"' and "C") is that - since the coolant is entrained by the capstan and held stationary by the inner barrel - the viscosity of the coolant leads to agitation losses that occur at high drawing speeds. This has a big impact on the energy required to drive the capstan.

Disclosure of the Invention

[0012] O objetivo primário da invenção é, portanto, proporcionar um sistema de resfriamento para cabrestante de trefilação de arame de um banco de trefilação seca, que assegura um resfriamento eficiente em fornecimento constante de refrigerante com um baixo uso de energia. Os inventores buscaram e encontraram um sistema de resfriamento que remove a ferrugem interna formada em uma forma controlada e, ao mesmo tempo, assegura um resfriamento adequado do cabrestante, enquanto usando menos energia. Além disso, o sistema de resfriamento pode ser montado de modo simples e permite algum espaço livre quando montado. Também nenhuma sintonização fina é necessária para o sistema de resfriamento uma vez montado dentro do cabrestante. Portanto, o sistema de resfriamento pode ser facilmente modernizado em máquinas existentes de trefilação seca, com muito poucas ou nenhuma adaptação do cabrestante. Outro objetivo da invenção é o de proporcionar um banco de trefilação adaptado com o sistema de resfriamento melhorado. Também é proporcionado um método para resfriar um cabrestante de um banco de trefilação seca.[0012] The primary objective of the invention is therefore to provide a cooling system for wire drawing capstans of a dry drawing bank, which ensures efficient cooling in constant supply of coolant with low energy use. The inventors sought and found a cooling system that removes internal rust build-up in a controlled manner and at the same time ensures proper cooling of the capstan while using less energy. Furthermore, the cooling system can be mounted simply and allows for some free space when mounted. Also no fine tuning is required for the cooling system once mounted inside the capstan. Therefore, the cooling system can be easily retrofitted on existing dry drawing machines, with very little or no capstan adaptation. Another object of the invention is to provide a drawing bench adapted with the improved cooling system. Also provided is a method of cooling a capstan from a dry drawing bench.

[0013] De acordo com um primeiro aspecto da invenção, um sistema de resfriamento para um cabrestante de um banco de trefilação de arame é apresentado. O cabrestante é montado de modo rotativo ao banco de trefilação. O cabrestante tem uma parede interior com uma superfície de revolução sobre pelo menos parte do comprimento axial do cabrestante de trefilação de arame. O sistema de resfriamento deve ser montado de modo estacionário ao banco de trefilação de arame, dentro do dito cabrestante.[0013] According to a first aspect of the invention, a cooling system for a capstan of a wire drawing bank is presented. The capstan is rotatably mounted to the drawing bench. The capstan has an interior wall with a surface of revolution over at least part of the axial length of the wire drawing capstan. The cooling system must be stationary mounted to the wire drawing bench, inside said capstan.

[0014] O sistema de resfriamento compreende especificamente um portador e um número de abas dobráveis. Com "uma aba dobrável" entende-se uma folha de material em que uma de suas bordas, os lados ou extremidades é montada ao portador: a "borda portadora". A outra, borda, lado ou extremidade oposta da aba dobrável é pressionável, isto é, tem a capacidade de ser pressionada contra a superfície da parede interior do cabrestante no qual o sistema de resfriamento deve ser montado, e será chamada de "borda pressionada". A montagem das abas dobráveis é tal que, durante uso, as abas são dobradas na direção de rotação do cabrestante. O dobramento quebra o contato direto entre a borda pressionada e a parede interior do cabrestante. Quando a rotação do cabrestante é parada, a borda pressionada contata a parede interior do cabrestante.[0014] The cooling system specifically comprises a carrier and a number of folding flaps. By "a foldable flap" is meant a sheet of material in which one of its edges, sides or ends is mounted to the bearer: the "bearer edge". The other, edge, side or opposite end of the folding flap is pressable, i.e. capable of being pressed against the interior wall surface of the capstan to which the cooling system is to be mounted, and will be referred to as the "pressed edge". . The mounting of the folding wings is such that, during use, the wings are bent in the direction of rotation of the capstan. Folding breaks direct contact between the pressed edge and the interior wall of the capstan. When capstan rotation is stopped, the pressed edge contacts the inside wall of the capstan.

[0015] Preferivelmente, quando montadas, as abas formam um ângulo de cunha agudo com a superfície da parede interior. O ângulo de cunha é o ângulo entre a aba dobrável e a superfície da parede interior no plano perpendicular à linha de contato. A linha de contato é aquela linha onde a borda pressionada e a parede interior se encontram em parada. O ângulo de cunha é agudo ao longo da linha de contato. A linha de contato é preferivelmente ininterrupta, isto é, em parada, a borda pressionada contata a parede interior do cabrestante ao longo de todo o comprimento da aba. Nenhum espaço substancial está presente entre a borda pressionada e a parede interior.[0015] Preferably, when assembled, the flaps form an acute wedge angle with the interior wall surface. The wedge angle is the angle between the folding flap and the interior wall surface in the plane perpendicular to the line of contact. The contact line is that line where the pressed edge and the interior wall meet at rest. The wedge angle is acute along the line of contact. The line of contact is preferably unbroken, i.e., at standstill, the pressed edge contacts the inside wall of the capstan along the full length of the flange. No substantial space is present between the pressed edge and the interior wall.

[0016] A parede interior que pode ser contatada com a uma ou mais abas tem uma superfície que é uma superfície de revolução sobre, pelo menos, uma parte do comprimento axial do cabrestante. Do lado de fora desta parte, a superfície não precisa ser uma superfície de revolução, por exemplo, lá onde raios estão presentes para montar o cabrestante ao eixo geométrico de acionamento. Uma "superfície de revolução" é uma superfície formada girando uma curva plana em torno de um eixo geométrico no plano. Aqui, o eixo geométrico de revolução daquela superfície coincide substancialmente com o eixo geométrico de rotação do cabrestante. Embora a curva possa ser qualquer curva plana, ela é preferivelmente uma curva simples, lisa, tal como uma linha substancialmente reta. A superfície de revolução é então cônica, ou quando a linha é paralela ao eixo geométrico de rotação, um cilindro. Preferivelmente, a superfície da parede interior é lisa, isto é, não existem ranhuras ou rugas circunferenciais presentes, como é por vezes costumeiro (ver por exemplo, EP 0752287).[0016] The inner wall contactable with the one or more tabs has a surface that is a surface of revolution over at least a part of the axial length of the capstan. Outside this part, the surface need not be a surface of revolution, for example, where spokes are present to mount the capstan to the drive shaft. A "surface of revolution" is a surface formed by rotating a plane curve about an axis in the plane. Here, the axis of revolution of that surface substantially coincides with the axis of rotation of the capstan. While the curve can be any flat curve, it is preferably a simple, smooth curve, such as a substantially straight line. The surface of revolution is then conical, or when the line is parallel to the axis of rotation, a cylinder. Preferably, the inner wall surface is smooth, i.e. there are no circumferential grooves or wrinkles present, as is sometimes customary (see for example EP 0752287).

[0017] O portador no qual as abas dobráveis são montadas pode ser um flange com colunas, ao qual uma borda da aba é montada. Alternativamente, o portador pode ser a bucha na qual o eixo de acionamento do cabrestante gira.[0017] The carrier on which the folding flaps are mounted may be a columned flange, to which one edge of the flap is mounted. Alternatively, the carrier may be the bushing on which the capstan drive shaft rotates.

[0018] O refrigerante pode ser qualquer fluido adequado para a finalidade. Por exemplo, pode ser um gás tal como ar forçado. Nesse caso, um meio separado de suprimento de refrigerante pode não ser necessário e, em teoria, o cabrestante poderia ser resfriado pelo ar presente dentro do cabrestante. Naturalmente, principalmente água como refrigerante -possivelmente incluindo detergentes para evitar a construção de espuma ou formação de corrosão - será preferida, uma vez que é barata e facilmente disponível, mas também tem uma boa capacidade de resfriamento.[0018] The refrigerant may be any fluid suitable for the purpose. For example, it could be a gas such as forced air. In this case, a separate means of supplying coolant may not be necessary and, in theory, the capstan could be cooled by the air present inside the capstan. Of course, primarily water as a coolant - possibly including detergents to prevent foaming or corrosion - will be preferred, as it is cheap and readily available, but also has good cooling capacity.

[0019] Portanto, em outra modalidade preferida, o sistema de resfriamento inclui também um ou mais suprimentos de refrigerante para alimentar refrigerante. Os suprimentos de refrigerante são direcionados e podem borrifar o refrigerante na superfície da parede interior, ou exclusivamente nas abas ou na direção de ambas. Preferivelmente, os suprimentos de refrigerante são orientados para injetar refrigerante para o interior do ângulo de cunha agudo entre a aba dobrável e a parede interior. O número de suprimentos de refrigerante pode ser diferente do número de abas, por exemplo, dois suprimentos por aba. Os suprimentos de refrigerante podem ser fornecidos na parte interna não rotativa do banco de trefilação como, por exemplo, a bucha do eixo geométrico de acionamento, ou pode ser presos ao portador, o que é mais preferível uma vez que a direção do borrifamento pode ser ajustada sobre o portador, juntamente com a montagem das abas. Mais preferido é que cada aba tenha seu próprio suprimento de refrigerante associado, o qual é possivelmente situado na metade superior da aba.[0019] Therefore, in another preferred embodiment, the cooling system also includes one or more refrigerant supplies for supplying refrigerant. Coolant supplies are routed and may spray coolant onto the interior wall surface, or exclusively onto the flaps, or towards both. Preferably, the coolant supplies are oriented to inject coolant into the acute wedge angle between the foldable flap and the interior wall. The number of coolant supplies can be different from the number of tabs, for example, two supplies per tab. The coolant supplies can be supplied on the non-rotating inner part of the drawing bench, such as the drive shaft bushing, or it can be attached to the carrier, which is more preferable since the spraying direction can be fitted over the carrier along with mounting the flaps. More preferred is that each flap has its own associated coolant supply which is possibly situated in the top half of the flap.

[0020] Em uma outra modalidade preferida, a pressão na linha de contato das abas dobráveis para a superfície da parede interna é tal que: • na velocidade operacional do cabrestante - isto é, durante o regime de trabalho estacionária do banco de trefilação de arame - se forma um filme refrigerante entre a aba e a superfície, isto é, a aba está derrapando de modo dinâmico no filme refrigerante, e • em aceleração ("ramp up") - isto é, quando o cabrestante começa a girar - ou desaceleração ("ramp down") - isto é, quando o cabrestante desacelera até parada completa - as abas raspam a superfície da parede interior.[0020] In another preferred embodiment, the pressure in the contact line of the folding flaps to the surface of the inner wall is such that: • at the operational speed of the capstan - that is, during the stationary working regime of the wire drawing bench - a coolant film forms between the flap and the surface, ie the flap is dynamically skidding on the coolant film, and • on acceleration ("ramp up") - ie when the capstan starts to rotate - or deceleration ("ramp down") - that is, when the capstan decelerates to a complete stop - the tabs scrape the surface of the interior wall.

[0021] Para a finalidade deste pedido, com "pressão de linha de contato" se entende a força total com a qual a aba é empurrada contra a parede interior, dividida pelo comprimento da linha de contato.[0021] For the purpose of this application, "contact line pressure" means the total force with which the flap is pushed against the interior wall, divided by the length of the contact line.

[0022] O trabalho do dispositivo de resfriamento é baseado na transição de um regime de lubrificação limite para uma lubrificação hidrodinâmica: em velocidades baixas (e/ou em altas pressões de linha de contato), as microasperezas das superfícies de contato estão roçando, raspando, umas nas outras, uma vez que a espessura do filme refrigerante é menor do que a rugosidade máxima, quer da superfície da parede interior ou da borda pressionada. Este é o regime de lubrificação limite que é caracterizado por um coeficiente de atrito elevado, isto é, uma perda de energia elevada, e desgaste aumento das superfícies de contato. Embora este regime seja geralmente abominado, neste caso é favorecido pelo menos por um período de tempo controlado, isto é, durante aceleração até a velocidade de regime e desaceleração até parada total. Durante estes períodos curtos, as bordas das abas pressionadas vão raspar a superfície da parede interior e, com isto remover qualquer material estranho, tal como, por exemplo, ferrugem ou outros depósitos que possam ter formado e inibir o resfriamento do cabrestante.[0022] The work of the cooling device is based on the transition from a boundary lubrication regime to a hydrodynamic lubrication: at low speeds (and/or at high contact line pressures), the microasperities of the contact surfaces are rubbing, scraping , into each other, since the coolant film thickness is less than the maximum roughness of either the inner wall surface or the pressed edge. This is the boundary lubrication regime which is characterized by a high coefficient of friction, i.e. a high energy loss, and increased wear of the contact surfaces. Although this regime is generally abhorred, in this case it is favored at least for a controlled period of time, ie during acceleration to full speed and deceleration to a complete stop. During these short periods, the edges of the pressed tabs will scrape the interior wall surface and thereby remove any foreign material such as, for example, rust or other deposits that may have formed and inhibit the capstan from cooling.

[0023] Quando a velocidade relativa entre a aba e a parede interior é aumentada gradualmente, o regime de lubrificação passa por uma transição de lubrificação limite para lubrificação hidrodinâmica.[0023] When the relative velocity between the flap and the inner wall is gradually increased, the lubrication regime undergoes a transition from boundary lubrication to hydrodynamic lubrication.

[0024] Em altas velocidades e/ou em baixas pressões de linha de contato, a borda pressionada da aba derrapa sobre o refrigerante e um filme refrigerante se forma contra a superfície da parede interior. A espessura do filme formado é agora muito maior do que a rugosidade total de ambas as superfícies de contato da aba e parede interior. Quando o contato físico entre essas superfícies é quebrado, o atrito entre aba e parede interior é muito diminuído levando a um uso mais baixo de energia. Além disso, uma vez que o filme de água já não está em contato com a parede interior, perdas de agitação são muito reduzidas e só ocorrem quando o refrigerante atinge a aba.[0024] At high speeds and/or at low contact line pressures, the pressed edge of the flap skids over the coolant and a coolant film forms against the interior wall surface. The thickness of the formed film is now much greater than the total roughness of both the flange and interior wall contact surfaces. When physical contact between these surfaces is broken, the friction between flap and interior wall is greatly diminished leading to lower energy usage. Furthermore, since the water film is no longer in contact with the interior wall, agitation losses are greatly reduced and only occur when the coolant reaches the flap.

[0025] A transição entre os diferentes regimes é geralmente descrita por uma curva de Stribeck na qual o atrito entre as abas e a parede interior é plotado como uma função do número característico de apoio adimensional que é igual a (a viscosidade do refrigerante x velocidade / pressão da linha de contato). Para a finalidade deste pedido, a viscosidade do refrigerante e a pressão de linha de contato são tais que a transição de lubrificação limite para o melhor regime hidrodinâmico ocorre entre 200 e 600 m/min.[0025] The transition between the different regimes is generally described by a Stribeck curve in which the friction between the flaps and the inner wall is plotted as a function of the characteristic number of dimensionless support which is equal to (the viscosity of the coolant x velocity / contact line pressure). For the purpose of this application, the coolant viscosity and contact line pressure are such that the transition from boundary lubrication to the best hydrodynamic regime occurs between 200 and 600 m/min.

[0026] Um outro parâmetro de projeto importante é o ângulo de cunha agudo. Preferivelmente, este ângulo de cunha está dentro da faixa 0° - incluindo o zero - e menor do que 45° ao longo do comprimento da linha de contato. A tribologia envolvida é semelhante a de um mancal de deslizamento, onde é conhecido que a pressão máxima exercida pelo fluido sobre a aba aumenta inversamente com o ângulo de cunha, conduzindo a forças elevadas sobre a aba em ângulos baixos, isto é, a aba é muito facilmente levantada quando o ângulo de cunha é pequeno. Ângulos baixos ou nulos são obtidos quando a curva seguida pelo interior das tangentes à aba com a superfície de revolução da parede interior na borda pressionada da aba (zero e primeira derivada da curva de aba e a superfície são iguais na borda). O "dentro da aba" é o lado no sentido do ângulo de cunha agudo. Assim, se o ângulo é feito suficientemente baixo, a aba irá sempre levantar da superfície, mesmo em velocidades moderadas, e até mesmo em uma pressão elevada da linha de contato. Daí, ângulos muito pequenos podem resultar em raspagem insuficiente da parede interna na partida ou parada. Portanto, ângulos de cunha agudos de 1° a 30° ou de 5° a 20° ou mesmo 5° a 15° são uma boa escolha. O ângulo de cunha agudo pode variar dentro destas faixas sobre o comprimento da linha de contato.[0026] Another important design parameter is the acute wedge angle. Preferably, this wedge angle is within the range 0° - including zero - and less than 45° along the length of the contact line. The tribology involved is similar to that of a plain bearing, where it is known that the maximum pressure exerted by the fluid on the flange increases inversely with the wedge angle, leading to high forces on the flange at low angles, i.e., the flange is very easily lifted when the wedge angle is small. Low or zero angles are obtained when the curve followed by the interior of the flange tangents to the surface of revolution of the interior wall at the pressed edge of the flange (zero and first derivative of the curve of flange and the surface are equal at the edge). The "inside flap" is the side towards the acute wedge angle. Thus, if the angle is made low enough, the flap will always lift off the surface, even at moderate speeds, and even at high contact line pressure. Hence, angles that are too small can result in insufficient scraping of the inner wall at start or stop. Therefore, acute wedge angles from 1° to 30° or from 5° to 20° or even 5° to 15° are a good choice. The acute wedge angle can vary within these ranges over the length of the contact line.

[0027] Em uma outra modalidade preferida, o número de abas é entre um e vinte e quatro. Em velocidades suficientemente elevadas uma aba pode ser suficiente, uma vez que o refrigerante não só é distribuído pela ação da aba, mas também é mantido contra a parede interior pelas forças centrífugas devidas à rotação do cabrestante. Estas podem facilmente atingir 10 a 20 g ("g" sendo a aceleração da gravidade). Para obter espalhamento suficiente do filme refrigerante pode-se considerar o uso de diversas abas tal como até 24. Cada aba adicional contribui para a perturbação do filme refrigerante, com isto agitando o refrigerante e aumentando a capacidade de resfriamento do sistema. Contudo, cada aba irá contribuir para o arraste de refrigerante e, portanto, irá aumentar o uso de energia. Também mais abas adicionam ao custo do sistema. Assim, entre 2 e 6 abas é um valor ótimo.[0027] In another preferred embodiment, the number of flaps is between one and twenty-four. At sufficiently high speeds a flap may suffice, as the coolant is not only distributed by the action of the flap, but is also held against the inner wall by the centrifugal forces due to the rotation of the capstan. These can easily reach 10 to 20 g ("g" being the acceleration due to gravity). To obtain sufficient spread of the cooling film, consideration may be given to using several flaps as many as 24. Each additional flap contributes to disturbing the cooling film, thereby agitating the refrigerant and increasing the cooling capacity of the system. However, each flap will contribute to refrigerant carry-over and therefore increase energy use. Also more tabs add to the cost of the system. So between 2 and 6 tabs is an optimal value.

[0028] Os inventores preveem dois projetos preferidos para as abas.[0028] The inventors envision two preferred designs for the flaps.

[0029] Em uma modalidade preferida, as abas são rígidas e não podem ser dobradas facilmente. Elas são montadas na borda portadora com uma dobradiça no portador, para fazer a aba dobrável. Para fazer a aba pressionável contra a parede interior do cabrestante, uma mola é montada entre o portador e a aba. Tal mola pode ser uma mola de lâmina ou uma mola helicoidal ou pode ser feita de qualquer outro material resiliente, tal como uma mola de borracha ou uma mola de ar. Possivelmente, a dobradiça e a mola podem ser combinadas em uma única tira de material flexível, por exemplo, uma tira de aço de mola. O aço de tal tira tem uma tensão de escoamento elevada para resistir à deformação e retornar facilmente à sua forma original.[0029] In a preferred embodiment, the flaps are rigid and cannot be easily bent. They are mounted on the carrier edge with a hinge on the carrier to make the flap foldable. To make the tab pressable against the interior wall of the capstan, a spring is mounted between the carrier and the tab. Such a spring may be a leaf spring or a coil spring, or it may be made of any other resilient material, such as a rubber spring or an air spring. Possibly the hinge and spring could be combined on a single strip of flexible material, for example a strip of spring steel. The steel in such a strip has a high yield strength to resist deformation and easily return to its original shape.

[0030] Em uma modalidade alternativa preferida, a própria aba é flexível, mas a borda portadora é montada rigidamente ao portador. A aba então gera a pressão contra a parede interior devido a seu dobra- mento. A aba pode ser feita de um material adequado, flexível, tal como metal. Metais preferidos são, por exemplo, aço inoxidável, ou aço de mola, alumínio (duralumínio) ou ligas de cobre. Um ponto de escoamento elevado do metal é preferido para resiliência. Materiais alternativos, como plástico de alto desempenho como poliamida, poliuretano ou mesmo borracha vulcanizada, podem ser considerados.[0030] In an alternative preferred embodiment, the tab itself is flexible, but the carrier edge is rigidly mounted to the carrier. The flap then generates pressure against the inner wall due to its folding. The tab can be made of a suitable, flexible material, such as metal. Preferred metals are, for example, stainless steel or spring steel, aluminum (duralumin) or copper alloys. A high yield point of the metal is preferred for resilience. Alternative materials such as high performance plastics such as polyamide, polyurethane or even vulcanized rubber can be considered.

[0031] A pressão na linha de contato exercida pela aba na superfí cie da parede interna é preferivelmente entre 10 e 1000 N/m, ou entre 15 e 500 N/m ou mesmo entre 20 e 200 N/m. Estas faixas vão junto com o ângulo de cunha. Por exemplo, com um pequeno ângulo de cunha uma pressão elevada de linha de contato pode ser utilizada, enquanto que com um ângulo de cunha maior, uma pressão mais baixa de linha de contato deve ser aplicada para permitir que a aba derrape sobre o refrigerante.[0031] The pressure in the contact line exerted by the flap on the inner wall surface is preferably between 10 and 1000 N/m, or between 15 and 500 N/m or even between 20 and 200 N/m. These tracks go along with the wedge angle. For example, with a small wedge angle a high contact line pressure can be used, whereas with a larger wedge angle a lower contact line pressure must be applied to allow the flap to skid over the coolant.

[0032] Em uma outra modalidade preferida, as abas são dotadas de uma zona de aterragem na borda pressionada, isto é, a extremidade que é pressionada contra a parede interior do dito cabrestante. A zona de aterragem é aquela zona na extremidade pressionada da aba que faz contato com a superfície interior do cabrestante estacionário, não só ao longo de uma linha, mas sobre uma certa largura. Isto é, a zona de aterragem segue a forma da superfície. Esta zona de aterragem pode se formar durante uso prolongado, uma vez que a raspagem da aba com a superfície da parede interior irá conformar gradualmente a borda da aba na forma da superfície da parede interior. Alternativamente, a zona de aterragem pode ser fornecida na borda da aba desde o início. A zona de aterragem pode ser fornecida sob a forma de uma peça de desgaste substituível, por exemplo, de metal ou de plástico que pode ser grampeada, deslizada ou fixada à extremidade da aba.[0032] In another preferred embodiment, the flaps are provided with a landing zone on the pressed edge, that is, the end that is pressed against the inner wall of said capstan. The landing zone is that zone at the pressed end of the wing which makes contact with the interior surface of the stationary capstan, not only along a line, but over a certain width. That is, the landing zone follows the shape of the surface. This landing zone can form during prolonged use, as the scraping of the lip with the interior wall surface will gradually conform the lip edge to the shape of the interior wall surface. Alternatively, the landing zone can be provided on the edge of the flap from the start. The landing zone can be provided in the form of a replaceable wear part, for example metal or plastic, which can be clipped, slid or attached to the end of the flap.

[0033] Em uma modalidade preferida, esta zona de aterragem pode ser dotada com um revestimento resistente a desgaste e/ou abrasivo. Tal revestimento pode compreender, por exemplo, partículas abrasivas e/ou resistentes a desgaste, tais como quartzo, carbureto de silício, nitreto de boro cúbico ou carbureto de tungstênio , e o revestimento talvez aplicado por meio de pintura ou de revestimento ("cladding"), tal como revestimento a laser. Alternativamente, as partículas abrasivas e/ou resistentes a desgaste podem ser incorporadas na peça de desgaste substituível. A função do revestimento ou parte de desgaste é, por um lado assegurar que a superfície da parede interior se encontra completamente limpa e raspada e, por outro lado, evitar abrasão muito rápida da borda da aba. A rugosidade da superfície da peça de desgaste ou revestimento também ajuda a agitar o filme refrigerante e melhorar o resfriamento do sistema.[0033] In a preferred embodiment, this landing zone can be provided with a wear-resistant and/or abrasive coating. Such a coating may comprise, for example, abrasive and/or wear resistant particles such as quartz, silicon carbide, cubic boron nitride or tungsten carbide, and the coating perhaps applied by painting or cladding ), such as laser coating. Alternatively, abrasive and/or wear resistant particles can be incorporated into the replaceable wear part. The function of the lining or wear part is, on the one hand, to ensure that the surface of the inner wall is completely clean and scraped, and, on the other hand, to avoid too rapid abrasion of the rim edge. The surface roughness of the wear part or liner also helps to agitate the coolant film and improve system cooling.

[0034] Em uma outra modalidade as abas são montadas substanci almente paralelas com o eixo geométrico de rotação do cabrestante. Mais especificamente: a linha de contato está substancialmente em um plano que compreende o eixo geométrico de rotação do cabrestante.[0034] In another embodiment, the flaps are mounted substantially parallel with the geometric axis of rotation of the capstan. More specifically: the line of contact is substantially in a plane comprising the axis of rotation of the capstan.

[0035] Alternativamente, as abas podem ser inclinadas em relação ao eixo geométrico de rotação do cabrestante, isto é, a linha em que dita aba e a dita superfície se encontram está substancialmente em um plano que faz um ângulo de inclinação em relação ao eixo geométrico de rotação do cabrestante. Vantajosamente, a inclinação é tal que durante rotação do cabrestante o refrigerante é acionado para cima, oposto à direção da gravidade. Desta maneira, o fluxo do fluido para baixo é um pouco contrariado e uma distribuição mais uniforme do refrigerante na parede interior pode ser obtida. Este ângulo de inclinação pode estar entre 1° até 60° até mais preferivelmente entre 1° e 20° ou entre 5° e 15°.[0035] Alternatively, the flaps can be inclined with respect to the axis of rotation of the capstan, that is, the line in which said flap and said surface meet is substantially in a plane that makes an angle of inclination with respect to the axis capstan rotation pattern. Advantageously, the slope is such that during rotation of the capstan the coolant is driven upwards, opposite to the direction of gravity. In this way, the downward flow of the fluid is somewhat counteracted and a more uniform distribution of the refrigerant on the inner wall can be obtained. This angle of inclination can be between 1° to 60° and more preferably between 1° and 20° or between 5° and 15°.

[0036] Modalidades particularmente preferidas são quando a super fície de revolução da parede interior é um tronco de cone ou um cilindro. Quando a aba está no plano que compreende o eixo geométrico do cabrestante, a linha de contato será uma linha reta inclinada para o eixo geométrico do cabrestante (cone) ou será uma linha reta paralela ao eixo geométrico do cabrestante (cilindro). No caso de as abas serem inclinadas com relação ao eixo geométrico do cabrestante, a linha de contato irá fazer parte de uma elipse, independentemente de se a superfície de revolução é um tronco de cone ou um cilindro. Um tronco de cone é um cone onde o topo acima de um plano que faz um ângulo com o eixo geométrico do cone foi removido.[0036] Particularly preferred embodiments are when the surface of revolution of the inner wall is a truncated cone or a cylinder. When the tab is in the plane comprising the axis of the capstan, the contact line will be a straight line inclined to the axis of the capstan (cone) or it will be a straight line parallel to the axis of the capstan (cylinder). In case the tabs are inclined with respect to the capstan's geometric axis, the contact line will form part of an ellipse, regardless of whether the surface of revolution is a truncated cone or a cylinder. A truncated cone is a cone where the top above a plane making an angle with the axis of the cone has been removed.

[0037] De acordo com um segundo aspecto da invenção, a combi nação de um sistema de resfriamento e um cabrestante é fornecida. O sistema de resfriamento é o sistema de resfriamento como descrito de acordo com o primeiro aspecto da invenção. O cabrestante é adaptado para trabalho conjunto com o sistema de resfriamento em que o raio e a superfície de revolução da parede interior do cabrestante resultam na pressão correta da linha de contato e ângulo de cunha como descrito anteriormente. Para colocar coisas em perspectiva: o diâmetro exterior de um cabrestante é geralmente entre 200 mm e 1200 mm, mas principalmente entre 380 mm e 620 mm.[0037] According to a second aspect of the invention, the combination of a cooling system and a capstan is provided. The cooling system is the cooling system as described in accordance with the first aspect of the invention. The capstan is adapted to work in conjunction with the cooling system where the radius and surface of revolution of the capstan interior wall result in the correct contact line pressure and wedge angle as previously described. To put things in perspective: the outer diameter of a capstan is usually between 200mm and 1200mm, but mostly between 380mm and 620mm.

[0038] O cabrestante pode facilmente ser montado sobre o sistema de resfriamento, uma vez que as abas podem ser feitas para dobrar radialmente para dentro quando o cabrestante é abaixado sobre o sistema de resfriamento já montado. Um sistema de resfriamento único pode ser usado dentro de uma faixa de diâmetros de cabrestante, desde que as condições para ângulo de cunha e pressão de linha de contato sejam alcançadas. Também a montagem do sistema de resfriamento não exige requisitos elevados de concentricidade, uma vez que as abas irão ajustar sua posição de inclinação uma vez que o filme refrigerante tenha se formado. Alguma excentricidade pode mesmo adicionar à agitação do refrigerante. Esta é uma grande vantagem comparada a sistemas da técnica precedente que deviam ser montados de forma muito precisa e precisavam de ajustamentos posteriores após montagem. O sistema de resfriamento inovador pode, portanto, ser facilmente equipado em instalações já existentes, desde que a parede interior do cabrestante tenha uma superfície de revolução lisa. Nenhuma sintonização fina é necessária para o sistema de resfriamento, uma vez que ele é montado dentro do cabrestante.[0038] The capstan can easily be mounted over the cooling system, since the tabs can be made to fold radially inwards when the capstan is lowered over the already assembled cooling system. A unique cooling system can be used within a range of capstan diameters, provided conditions for wedge angle and contact line pressure are met. Also the assembly of the cooling system does not require high concentricity requirements, since the tabs will adjust their inclination position once the cooling film has formed. Some eccentricity can even add to the agitation of the coolant. This is a great advantage compared to prior art systems which had to be assembled very precisely and required further adjustments after assembly. The innovative cooling system can therefore be easily fitted into existing installations, provided the inner wall of the capstan has a smooth surface of revolution. No fine tuning is required for the cooling system as it is mounted inside the capstan.

[0039] Em uma outra modalidade preferida desta presente combina ção, a parede interior do cabrestante tem uma superfície de revolução rebaixada, onde operam as abas do sistema de resfriamento. Tal superfície rebaixada ajuda a manter o refrigerante onde ele é necessário: aquela região circunferencial onde o arame quente contata o cabrestante.[0039] In another preferred embodiment of this present combination, the inner wall of the capstan has a recessed revolution surface, where the cooling system flaps operate. Such a recessed surface helps keep the coolant where it's needed: that circumferential region where the hot wire contacts the capstan.

[0040] De acordo com um terceiro aspecto da invenção, um banco de trefilação de arame que compreende, pelo menos, um sistema de resfriamento de acordo com qualquer um dos acima descritos é reivindicado. Além disso, um banco de trefilação de arame com pelo menos uma combinação especificada de cabrestante e sistema de resfriamento também é reivindicada. Cabrestantes subsequentes em um banco de trefilação de arame operam em velocidades circunferen- ciais progressivamente mais altas quando o diâmetro do arame é reduzido. Uma vez que a combinação de sistema de resfriamento e cabrestante é particularmente economizadora de energia em velocidades de operação mais elevadas, a combinação pode ser usada de maneira vantajosa para os cabrestantes que operam nestas velocidades mais altas.[0040] According to a third aspect of the invention, a wire drawing bench comprising at least a cooling system according to any one of those described above is claimed. In addition, a wire drawing bench with at least one specified combination of capstan and cooling system is also claimed. Subsequent capstans on a wire drawing bench operate at progressively higher circumferential speeds as the wire diameter is reduced. Since the combination of cooling system and capstan is particularly energy saving at higher operating speeds, the combination can be used to advantage for capstans operating at these higher speeds.

[0041] De acordo com um quarto aspecto da invenção, um método para resfriar o cabrestante de um banco de trefilação de arame é descrito. O método compreende as seguintes etapas: • fornecer um banco de trefilação de arame que tem um ou mais cabrestantes rotativos montados sobre ele; • pelo menos um dos cabrestantes tem uma parede interior que é uma superfície de revolução sobre pelo menos uma parte do comprimento axial do cabrestante; • fornecer uma ou mais abas no interior do pelo menos um cabrestante, pelo que as abas são dobráveis, e pelo que, abas são em uma de suas bordas montadas a uma parte estacionária dentro do dito cabrestante, e pelo que, as abas na sua outra borda são pressionáveis contra a superfície de revolução da parede interior do cabrestante;[0041] According to a fourth aspect of the invention, a method for cooling the capstan of a wire drawing bench is described. The method comprises the following steps: • providing a wire drawing bench that has one or more rotating capstans mounted on it; • at least one of the capstans has an interior wall that is a surface of revolution over at least a part of the axial length of the capstan; • providing one or more flaps on the inside of the at least one capstan, whereby the flaps are foldable, and whereby the flaps are on one of their edges mounted to a stationary part within said capstan, and whereby the flaps on their another edge are pressable against the surface of revolution of the inner wall of the capstan;

[0042] caracterizado pelo fato de,[0042] characterized by the fact that,

[0043] durante o uso, as abas serem dobradas na direção de rotação projetada do cabrestante, formando com isto um ângulo de cunha entre a aba e a superfície de revolução na outra borda. O ângulo de cunha é um ângulo agudo.[0043] during use, the tabs are bent in the designed direction of rotation of the capstan, thereby forming a wedge angle between the tab and the surface of revolution on the other edge. The wedge angle is an acute angle.

[0044] Outra forma vantajosa de implementar o método compreende ainda a etapa de: • fornecer refrigerante para as abas e/ou a superfície, tal que se forme um filme de refrigerante entre as abas e a superfície na velocidade operacional do cabrestante.[0044] Another advantageous way of implementing the method also includes the step of: • supplying coolant to the wings and/or surface, such that a coolant film forms between the wings and the surface at the operational speed of the capstan.

[0045] O suprimento de refrigerante pode ser deixado ligado durante a partida e a desaceleração do cabrestante, tal que as abas raspem a superfície da parede interior, na presença de refrigerante.[0045] The refrigerant supply can be left on during start-up and deceleration of the capstan, such that the flaps scrape the surface of the inner wall, in the presence of refrigerant.

[0046] Em uma modalidade adicional do método, a etapa a seguir é adicionada: • desligar o suprimento de refrigerante durante aceleração ou desaceleração do cabrestante, pelo que, as abas raspam a superfície da parede interior.[0046] In an additional embodiment of the method, the following step is added: • turn off the coolant supply during acceleration or deceleration of the capstan, whereby the flaps scrape the surface of the inner wall.

[0047] As características adicionais das modalidades de acordo com o primeiro, segundo e terceiro aspectos da invenção, podem da mesma maneira ser implementadas no método inovador.[0047] The additional features of the embodiments according to the first, second and third aspects of the invention can likewise be implemented in the innovative method.

Brief description of figures in the drawings

[0048] A figura 1 descreve um cabrestante de um banco de trefilação de arame com um sistema de resfriamento da técnica precedente.[0048] Figure 1 depicts a capstan of a wire drawing bank with a cooling system of the prior art.

[0049] A figura 2a descreve uma primeira modalidade do sistema de resfriamento e cabrestante em um banco de trefilação de arame de acordo com a invenção, em uma seção transversal que compreende o eixo geométrico de rotação do cabrestante.[0049] Figure 2a depicts a first embodiment of the cooling system and capstan in a wire drawing bench according to the invention, in a cross section comprising the geometric axis of rotation of the capstan.

[0050] A figura 2b mostra uma seção transversal no plano "I-I" da figura 2a da primeira modalidade.[0050] Figure 2b shows a cross section in the "I-I" plane of figure 2a of the first embodiment.

[0051] A figura 3a mostra uma seção transversal em um plano perpendicular ao eixo geométrico de rotação do cabrestante de uma segunda modalidade da invenção.[0051] Figure 3a shows a cross section in a plane perpendicular to the geometric axis of rotation of the capstan of a second embodiment of the invention.

[0052] A figura 3b é uma ampliação de uma parte do sistema de resfriamento da segunda modalidade.[0052] Figure 3b is an enlargement of a part of the cooling system of the second modality.

[0053] A figura 4 é uma seção transversal perpendicular ao eixo geométrico de rotação do cabrestante do sistema de resfriamento de acordo com uma terceira modalidade da invenção.[0053] Figure 4 is a cross section perpendicular to the geometric axis of rotation of the capstan of the cooling system according to a third embodiment of the invention.

[0054] A figura 5 é uma vista lateral de uma quarta modalidade do sistema de resfriamento da invenção e o cabrestante associado.[0054] Figure 5 is a side view of a fourth embodiment of the cooling system of the invention and the associated capstan.

[0055] Uma listagem de referência é fornecida no final da descrição.[0055] A reference listing is provided at the end of the description.

Mode(s) of carrying out the invention

[0056] Indicado por 100 na figura 1 está um cabrestante de um banco de trefilação de arame com um sistema de resfriamento da técnica precedente. No banco 114 cabrestantes diferentes estão montados em uma fileira, com suportes de matriz de trefilação (não mostrado) no meio. O cabrestante 102 é preso a um eixo 120 por meio de um parafuso de fixação 124. O eixo 120 é montado de forma rotativa no mancal 126 no topo da bucha de eixo 122. O eixo 120 é acionado por um motor (não mostrado) na velocidade requerida pelo processo de trefilação. Dentro do cabrestante uma parede interna cilíndrica de retenção de refrigerante 107 é montada, deixando com isto uma pequena folga entre a parede de retenção 107 e o cabrestante 102. Refrigerante é suprido através de alimentação de refrigerante 110 na direção indicada pelas setas de fluxo 116 para esta folga. Na parte inferior do cabrestante uma vedação do refrigerante 105 está presente para evitar que o refrigerante vaze para fora da folga. O refrigerante, depois de fluir sobre a parede interior de retenção do refrigerante, é coletado no fundo do cabrestante de trefilação e extraído através do tubo de extração do refrigerante 112. O arame quente 106 que entra empurra para cima as alças de arame já presentes pela ação do peitoril 108. Depois de ter feito algumas alças o arame resfriado 106' deixa o cabrestante para entrar na próxima matriz de trefilação ou para ser enrolado em um carretel.[0056] Indicated by 100 in figure 1 is a capstan of a wire drawing bench with a prior art cooling system. On the bank 114 different capstans are mounted in a row, with wire drawing die brackets (not shown) in between. The capstan 102 is attached to a shaft 120 via a set screw 124. The shaft 120 is rotatably mounted in the bearing 126 on top of the shaft bushing 122. The shaft 120 is driven by a motor (not shown) in the speed required by the drawing process. Inside the capstan an inner cylindrical coolant retaining wall 107 is mounted, thereby leaving a small gap between the retaining wall 107 and the capstan 102. Coolant is supplied through coolant supply 110 in the direction indicated by the flow arrows 116 to this break. At the bottom of the capstan a coolant seal 105 is present to prevent coolant from leaking out of the gap. The coolant, after flowing over the inner coolant retaining wall, is collected at the bottom of the drawing capstan and drawn through the coolant extraction tube 112. The incoming hot wire 106 pushes up the loops of wire already present through the sill action 108. After having made a few loops the cooled wire 106' leaves the capstan to enter the next drawing die or to be wound onto a spool.

[0057] Este projeto tem alguns inconvenientes graves, em que no refrigerante da folga ocorre uma agitação que consome energia, especialmente em altas velocidades. Além disto, no interior do cabrestante 102 que está em contato com o refrigerante, material estranho tal como ferrugem ou outros depósitos são formados. Estes depósitos têm um efeito prejudicial sobre a transferência de calor do cabrestante para o refrigerante, reduzindo com isso a capacidade de resfriamento do sistema ao longo do tempo. Uma vez que a capacidade de resfriamento é reduzida, mais refrigerante, por exemplo água, deve ser fornecido ou a qualidade do arame é reduzida devido a um resfriamento insuficiente.[0057] This design has some serious drawbacks, in that in the coolant of the clearance there is agitation that consumes energy, especially at high speeds. Furthermore, inside the capstan 102 which is in contact with the coolant, foreign material such as rust or other deposits are formed. These deposits have a detrimental effect on the transfer of heat from the capstan to the coolant, thereby reducing the system's cooling capacity over time. Once the cooling capacity is reduced, more coolant, eg water, must be supplied or the wire quality is reduced due to insufficient cooling.

[0058] Na figura 2a, uma primeira modalidade 200 de acordo com a invenção é mostrada. A figura 2b mostra uma seção transversal do sistema de resfriamento e cabrestante ao longo do plano indicado 'I-I' na figura 2a. Novamente, arame quente 206 entra no cabrestante no peitoril 208 e é empurrado para cima até que em 206' deixa o cabrestante 202 em um estado frio. Como anteriormente, o cabrestante 202 é fixado por um parafuso de fixação 224 sobre um eixo 220 que é montado de forma rotativa em uma bucha de eixo 222 por meio de mancal 226 em um banco 214. Diferentemente das modalidades da técnica precedente é o sistema de resfriamento que é baseado em um anel portador 223 sobre o qual postes ou pilares - três neste caso - 213 são fixados. A cada um dos postes 213 uma aba 204 é montada. Através da alimentação de refrigerante 210, o refrigerante é distribuído para três tubos de alimentação de refrigerante 218 que borrifam refrigerante na parede interior do cabrestante 202 através do bocal 211. A parede interior do cabrestante 202 tem uma superfície de revolução 203, pelo menos, sobre um comprimento axial "L" onde contato é feito com as abas 204. A borda da aba 204' que contata a superfície é indicada pela linha "A" na figura 2a. Observar que nesta modalidade a linha "A" está situada em um plano que compreende o eixo geométrico de rotação do cabrestante. O refrigerante é apanhado em um poço 217 que é montado ao banco 214 e drenado através da extração de refrigerante 212. Como nenhum anel de vedação é mais necessário, não há perda de energia devido a atrito de tal vedação.[0058] In figure 2a, a first embodiment 200 according to the invention is shown. Figure 2b shows a cross section of the capstan and cooling system along the plane indicated 'I-I' in figure 2a. Again, hot wire 206 enters the capstan at sill 208 and is pushed upward until at 206' it leaves the capstan 202 in a cold state. As before, the capstan 202 is fixed by a set screw 224 on a shaft 220 which is rotatably mounted in a shaft bushing 222 by means of a bearing 226 in a seat 214. cooling which is based on a carrier ring 223 onto which posts or pillars - three in this case - 213 are fixed. To each of the posts 213 a tab 204 is mounted. Through coolant supply 210, coolant is distributed to three coolant supply pipes 218 which spray coolant onto the interior wall of the capstan 202 through the nozzle 211. The interior wall of the capstan 202 has a surface of revolution 203 at least about an axial length "L" where contact is made with the tabs 204. The edge of the tab 204' that contacts the surface is indicated by the line "A" in Figure 2a. Note that in this modality, line "A" is located in a plane that includes the geometric axis of rotation of the capstan. The coolant is trapped in a well 217 which is mounted to the bank 214 and drained through the coolant draw 212. As no gasket is needed anymore, there is no loss of energy due to friction of such a gasket.

[0059] Nesta modalidade particular, cada aba 204 é feita de um material flexível que é conectado de modo rígido ao portador em seu poste 213. As abas são, por exemplo feitas em folha de aço inoxidável de 0,8 a 1,0 mm de espessura. Um material alternativo é folha de alumínio de 1,5 mm. As abas são dobradas, pelo menos durante uso, na direção de rotação 219 do cabrestante. O ângulo que se forma, na outra borda da aba, onde a aba encontra a superfície de revolução da parede interior, é o ângulo de cunha "α" que é, neste caso, cerca de 15°. A força total, com a qual a aba pressiona contra a parede interior do cabrestante 202 é entre 20 a 30 Newton sobre um comprimento de 20 cm. Esta combinação de pressão na linha de contato e ângulo de cunha faz a aba derrapar sobre a água refrigerante a partir de uma velocidade de cerca de 100 m/min em diante. Abaixo desta velocidade o filme de água refrigerante quebra, e a borda "A" da aba raspa a parede interior do cabrestante, com isto removendo e limpando quaisquer depósitos - tal como ferrugem - que possam ter formado. Além disto, as abas ajudam a reduzir a velocidade do cabrestante, isto é, atuam como um freio adicional.[0059] In this particular embodiment, each flap 204 is made of a flexible material that is rigidly connected to the carrier on its post 213. The flaps are, for example, made of stainless steel sheet from 0.8 to 1.0 mm of thickness. An alternative material is 1.5mm aluminum foil. The tabs are bent, at least during use, in the direction of rotation 219 of the capstan. The angle formed, on the other edge of the flap, where the flap meets the surface of revolution of the interior wall, is the wedge angle "α" which is, in this case, about 15°. The total force with which the flap presses against the inner wall of capstan 202 is between 20 to 30 Newtons over a length of 20 cm. This combination of contact line pressure and wedge angle causes the flap to skid over the coolant water from a speed of about 100 m/min onwards. Below this speed the coolant water film breaks, and the "A" edge of the tab scrapes the inside wall of the capstan, thereby removing and cleaning any deposits - such as rust - that may have formed. In addition, the flaps help to reduce the speed of the capstan, i.e. they act as an additional brake.

[0060] A figura 3a e a ampliação da figura 3b mostram uma segunda modalidade da invenção. Mais uma vez o sistema de resfriamento consiste de um portador feito de um anel 323 no qual pilares 313, 313', 313" são fixados. Nesta modalidade as abas 304, 304' e 304'' são rígidas. Elas podem ser feitas de aço fundido cinzento de 3 mm de espessura. O ferro fundido cinzento resiste bem à abrasão e atua como uma pedra de esmerilhar para melhor limpar a superfície da parede interior. Para torná-las dobráveis, cada aba é conectada ao pilar 313 com uma dobradiça 309 na extremidade portadora da aba. Para pressionar a aba contra a parede interior do cabrestante, uma mola de lâmina de aço 315, 315'' é montada entre o pilar 313, 313', 313'' e a aba associada. Aqui os bocais de refrigerante 311 são montados a meio caminho das abas e borrifam refrigerante diretamente sobre a parede interior do cabrestante.[0060] Figure 3a and enlargement of figure 3b show a second embodiment of the invention. Again the cooling system consists of a carrier made of a ring 323 to which pillars 313, 313', 313" are attached. In this embodiment the flanges 304, 304' and 304'' are rigid. They may be made of steel 3 mm thick gray cast iron. Gray cast iron resists abrasion well and acts as a grinding stone to better clean the interior wall surface. To make them foldable, each flap is connected to the pillar 313 with a hinge 309 at the carrying end of the tab. To press the tab against the interior wall of the capstan, a steel leaf spring 315, 315'' is mounted between the pillar 313, 313', 313'' and the associated tab. Here the coolant nozzles 311 are mounted midway between the flaps and spray coolant directly onto the inside wall of the capstan.

[0061] A vista detalhada da figura 3b mostra o que acontece quando o cabrestante 302 está girando e refrigerante é alimentado. Sob a ação da mola 315'', a aba 304'' é empurrada contra a superfície da parede interior 303 do cabrestante formando com isto o ângulo de cunha "α". Durante rotação na velocidade normal de operação na direção 319, o ângulo de cunha em conjunto com a pressão sobre a aba resulta em derrapagem da aba sobre o refrigerante e um filme de refrigerante 327 se forma. Quando o cabrestante desacelera - ou, alternativamente, durante aceleração - o filme 327 não se forma e a borda da aba está operando contra a parede interior do cabrestante na zona de aterragem 325. A zona de aterragem 325 irá seguir de perto o arredondamento do cabrestante devido ao desgaste na borda.[0061] The detailed view of figure 3b shows what happens when the capstan 302 is rotating and coolant is fed. Under the action of the spring 315'', the flap 304'' is pushed against the surface of the inner wall 303 of the capstan, thereby forming the wedge angle "α". During rotation at normal operating speed in direction 319, the wedge angle in conjunction with pressure on the tab results in the tab slipping over the coolant and a coolant film 327 forms. When the capstan decelerates - or alternatively during acceleration - the film 327 does not form and the lip edge is operating against the interior wall of the capstan in the landing zone 325. The landing zone 325 will closely follow the rounding of the capstan due to edge wear.

[0062] A figura 4 mostra uma terceira modalidade do sistema de resfriamento 401. Aqui, o portador é um tubo de aço 413, de 2,5 mm de espessura, a partir do qual as seis abas 404, 404', 404'', 404''', 404'''', 404''''' são cortadas a laser e, em seguida, dobram plasticamente para um círculo circunscrito maior do que o diâmetro interior do cabrestante. Tratando termicamente, temperando e recozendo, a resistência a escoamento do aço é grandemente aumentada formando com isto abas que são resilientes. O tubo é montado ao anel 423. Após a inserção no cabrestante, as abas irão tomar a forma como indicado. Cada uma das abas tem uma zona de aterragem 425 que é tangente à superfície interior do cabrestante. O ângulo de cunha é, portanto, próximo de 0°. A zona de aterragem termina em Vulkollan®, um elastômero de alto desempenho da Bayer. Alternativamente, a extremidade é revestida com uma camada de bronze, abrasiva e resistente ao desgaste. Cada aba é alimentada com refrigerante distribuído a partir de alimentação de refrigerante 410 por tubos 418 que terminam em bocais individuais 411 para cada uma das abas. Os bocais borrifam refrigerante entre a superfície interior do cabrestante e a aba. Uma vez que o ângulo de cunha é tão pequeno, as abas já irão derrapar em velocidades muito baixas e daí em diante (a partir de cerca de 20 m/min), reduzindo com isto o atrito na parede interior. Para remover depósitos da parede interior é, portanto, necessário iniciar e parar a máquina a seco - isto é, sem suprimento de refrigerante - para remover o depósito.[0062] Figure 4 shows a third embodiment of the cooling system 401. Here, the carrier is a steel tube 413, 2.5 mm thick, from which the six flaps 404, 404', 404'' , 404''', 404'''', 404''''' are laser cut and then plastically bend to a circumscribed circle larger than the inside diameter of the capstan. By heat treating, quenching and annealing, the yield strength of steel is greatly increased thereby forming tabs which are resilient. The tube is fitted to ring 423. Upon insertion into the capstan, the tabs will take the shape as shown. Each of the flaps has a landing zone 425 that is tangent to the inner surface of the capstan. The wedge angle is therefore close to 0°. The landing zone is finished in Vulkollan®, a high-performance elastomer from Bayer. Alternatively, the end is coated with a wear-resistant, abrasive bronze layer. Each flap is supplied with coolant distributed from coolant supply 410 through tubes 418 that terminate in individual nozzles 411 for each of the flaps. The nozzles spray coolant between the inside surface of the capstan and the flap. Since the wedge angle is so small, the flaps will already skid at very low speeds and beyond (from about 20 m/min), thereby reducing the friction on the inner wall. To remove deposits from the inside wall it is therefore necessary to start and stop the machine dry - ie without coolant supply - to remove the deposit.

[0063] A figura 5 mostra uma outra modalidade da invenção de acordo com o segundo aspecto da invenção, isto é, a combinação de um sistema de resfriamento e um cabrestante. Nesta modalidade a linha "A", onde a aba 504 e a superfície de revolução interior 503 do cabrestante 502 se encontram, está em um plano que faz um ângulo inclinado "β" com o eixo geométrico de rotação do cabrestante. O ângulo de inclinação é tal que refrigerante alimentado a partir do bocal 511 é acionado para cima, contra a ação da gravidade quando o cabrestante está girando na direção 519. A aba flexível 504 é montada de maneira rígida ao poste 513 que, por sua vez, é montado ao anel 523. Uma outra característica particular desta modalidade é que a superfície de revolução 503 é rebaixada na parede interior do cabrestante 502 sobre o comprimento axial "L". Isto para reter melhor o refrigerante aí onde ele é necessário.[0063] Figure 5 shows another embodiment of the invention according to the second aspect of the invention, that is, the combination of a cooling system and a capstan. In this embodiment, the line "A", where the flap 504 and the interior surface of revolution 503 of the capstan 502 meet, is in a plane that makes an inclined angle "β" with the geometric axis of rotation of the capstan. The angle of inclination is such that coolant fed from nozzle 511 is driven upwards against gravity when capstan is rotating in direction 519. Flexible tab 504 is rigidly mounted to post 513 which in turn , is mounted to the ring 523. Another particular feature of this embodiment is that the surface of revolution 503 is recessed into the inner wall of the capstan 502 over the axial length "L". This is to better retain the coolant where it is needed.

Reference listing

[0064] As seguintes referências são utilizadas nos desenhos. Referências com igual unidade e número de dezena se referem a peças com função semelhante em distintas modalidades dos diferentes desenhos.[0064] The following references are used in the drawings. References with the same unit and number of tens refer to parts with a similar function in different modalities of the different designs.

[0065] O número de centena se refere à figura relacionada "x".

[0065] The number of hundred refers to the related figure "x".

Claims

1. Cooling system (201) for a capstan (202) of a wire drawing bench (214), said capstan being rotatably mounted to said drawing bench, said capstan (202) having an interior wall with a surface of revolution (203) over at least part of the axial length of said wire drawing capstan (202), said cooling system (201) being stationary mounted to said wire drawing bench (214) within the said capstan (202), characterized in that: said cooling system comprises a carrier (223, 213) and a number of foldable flaps (204, 504), said flaps are mounted on its carrier edge to said carrier (213) and are on the pressed opposite edge, pressable ('A') against said inner wall (203), said flaps (204-504) being bent, during use, in the direction of rotation (219) of said capstan, thereby breaking the contact between said pressed edge ('A') and said pair inner wall (203), said edge pressed into contact with said inner wall when rotation of said capstan is stopped.

2. Cooling system according to claim 1, characterized in that the wedge angle (α) is an acute angle, said wedge angle (α) being the angle between said folding flap (204-504) and said surface of revolution (203) in the plane perpendicular to the line of contact, said line of contact being the line where said pressed tab and said interior wall meet at rest.

3. Cooling system according to claim 1 or 2, characterized in that the pressure in the contact line of said flaps (304, 304', 304'') on said surface is such that, at the operating speed of said capstan , a coolant film (327) forms between said flap (304, 304', 304'') and said surface and, in acceleration or deceleration, said flaps scrape the surface of said inner wall.

4. Cooling system according to claim 2 to 3, characterized in that the acute wedge angle (α) is within the range that includes 0° to 45° over the length of the contact line.

5. Cooling system according to any one of claims 1 to 4, characterized in that each flap (204-504) has an associated coolant supply (211-511), said coolant supply being oriented to inject coolant into the acute wedge angle between said foldable flap and said inner wall.

6. Cooling system according to any one of claims 1 to 5, characterized in that said flaps (304, 304', 304'') are rigid and pressed against said surface by the action of a spring (315, 315' , 315'') fixed between said conveyor (313, 313', 313'') and each of said flaps.

7. Cooling system according to any one of claims 1 to 5, characterized in that said flaps (204-504) are flexible and pressed against said surface and are rigidly mounted to said carrier (223, 413).

8. Cooling system according to claim 6 or 7, characterized in that said flaps (304-404) are further provided with a landing zone (325, 425) on the pressed edge, said landing zone following the shape of said surface (303, 403).

9. Cooling system according to claim 8, characterized in that said landing zone (325, 425) is provided with a wear-resistant and/or abrasive coating.

10. Cooling system according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the pressure in the contact line is between 10 and 1000 newton per meter.

11. Cooling system according to any one of claims 1 to 10, characterized in that said contact line is in a plane comprising the geometric axis of rotation of said capstan.

12. Cooling system according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the line where said flap and said surface meet is in a plane that makes an inclined angle ('β') with the geometric axis of rotation of said capstan, said inclined angle ('β') being such that, during operation, the coolant is conducted upwards, opposite to the direction of gravity.

13. Cooling system according to claim 12, characterized in that said angle of inclination ('β') is between 1 and 60 degrees.

14. Combination (200-500), characterized by combining the cooling system (201-501) as defined in any one of claims 1 to 13 and a capstan (202-502) adapted for use with said cooling system.

15. Combination of the cooling system and capstan according to claim 14, characterized in that the surface of revolution (503) is a recess in said interior wall of said capstan.

16. Wire drawing bench, characterized in that it comprises at least one cooling system according to any one of claims 1 to 14.