BRPI0606850A2 - rolo transportador para aplicações a alta temperatura, processo para a montagem de um rolo transportador e uso de um rolo transportador - Google Patents
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Abstract
ROLO TRANSPORTADOR PARA APLICAçõES A ALTA TEMPERATURA, PROCESSO PARA A MONTAGEM DE UM ROLO TRANSPORTADOR E USO DE UM ROLO TRANSPORTADOR. A presente invenção refere-se a rolos transportadores usados em aplicações a alta temperatura, e mais particularmente diz respeito a um aperfeiçoado conjunto de tampa terminal para tais rolos. De acordo com a invenção, o rolo transportador (1) compreende a) um carretel cerâmico (2), b) em cada extremidade (21, 22) do carretel cerâmico (2), um tampão terminal (4) compreendendo uma virola de metal (41) e tendo uma certa circunferência interna adaptada para se ajustar sobre uma extremidade (21) do carretel cerâmico; e c) interposto entre cada extremidade (21, 22) do carretel cerâmico (2) e o tampão terminal (4) um anel de tolerância (3) de metal resiliente tendo uma pluralidade de corrugações dispostas circunferencialmente. Este rolo transportador pode resistir a superaquecimento temporário ou bloqueio sem danos.
Description
"ROLO TRANSPORTADOR PARA APLICAÇÕES A ALTA TEMPERATURA, PROCESSO PARA A MONTAGEM DE UM ROLO TRANSPORTADOR E USO DE UM ROLO TRANSPORTADOR" Descrição.
A presente invenção refere-se a rolos transportadores usados
em aplicações a alta temperatura, e mais particularmente diz respeito a um aperfeiçoado conjunto de tampão terminal para tais rolos.
Um rolo transportador usado em aplicações a alta temperatura pode compreender um carretei cerâmico tendo tampões terminais de metal.
Tipicamente, o carretei cerâmico compreende sílica fundida. Os tampões terminais permitem fácil montagem em um mancai ou roda de acionamento. Por exemplo, em aplicações de tempera de vidro, o carretei cerâmico suporta folha de vidro, e os tampões terminais permitem acoplamento mecânico com o mecanismo de acionamento. Os tampões terminais devem seguramenteaderir ao carretei, de modo a permitir que o carretei gire na velocidade desejada. Rotação excêntrica é geralmente indesejável, pois isto criaria uma superfície de suporte irregular para a folha de vidro.
As diferentes expansões térmicas do carretei cerâmico e dos tampões terminais de metal tornam difíceis a fixação segura dos tampões terminais no carretei e podem criar rotações excêntricas. Vários métodos foram propostos para superar esta dificuldade. A Patente US No. 3.867.748 ensina fixar tampões terminais em um carretei usando um adesivo. A Patente US No. 4.242.782 propõe fixar tampões terminais usando anéis em O de borracha. Adesivos e anéis em O podem se tornar dobráveis e perder capacidade de retenção a elevadas temperaturas, causando rotação excêntrica do carretei e deslizamento entre os tampões terminais e o carretei. Se, por acidenta, o adesivo e anel em O foram sujeitos a tais elevadas temperaturas, eles perdem definitivamente sua capacidade de retenção de modo que mesmo quando a temperatura retorna para seu valor normal, deslizamento é aindaobservado. Por esta razão, a fixação de tampões terminais em um carretei usando adesivo ou anel em O é limitada a aplicações a baixa temperatura (menor do que 250°C).
Conectores metálicos têm sido também usados para segurar 5 um tampão terminal em um carretei. A Patente US No. 5.316.129 ou a Patente US No. 4.404.011 descreve o uso de uma bobina helicoidalmente enrolada entre o carretei e o tampão terminal. A bobina inclui porções curvas e porções retas que permitem contato contínuo entre o tampão terminal e o carretei a despeito de diferentes coeficientes de expansão térmica. A bobina de mola
com lado plano deste documento consiste em uma sucessão de porções relativamente longas que são relativamente delgadas. Nestas condições, uma significante flexibilidade dos elementos de bobina é observada. Conseqüentemente, para obter um torque suficiente para segurar o tampão terminal no carretei, é necessário pré-tensionar a bobina muito
significantemente. Se a temperatura se elevar acidentalmente (superaquecimento temporário), o torque e conseqüentemente a fixação do tampão terminal no carretei são pedidos. Além disto, quando o sistema se resfria, o torque não é recuperado. As Pats. US Nos. 5.906.567 e 5.370.596 descrevem calços bimetálicos curvos para segurar o tampão terminal no
carretei. A curvatura dos calços bimetálicos se altera com temperatura, desta maneira mantendo uma fixação segura entre o carretei e o tampão terminal. A montagem e reparo de uma mola helicoidal ou sistema bimetálico podem, todavia, ser difíceis. Em adição, tais conectores metálicos são particularmente adaptados para faixas de temperatura específicas (geralmente 400°C e mais
altas). Fora desta faixa, rotação excêntrica pode ser observada.
Fixadores mecânicos podem ser usados para fixar um tampão terminal em um carretei. A Patente US No. 4.751.776 mostra um tampão terminal tendo uma distribuição anular de parafusos que são rosqueados no interior de uma virola na extremidade de um carretei. Os parafusos sãoapertados para segurar o tampão terminal no carretei, mas expansão e contração térmicas podem afrouxar os parafusos causando rotação excêntrica e deslizamento. Neste caso, os parafusos irão seriamente danificar a superfície do carretei. Parafusos têm também sido chavetados em uma superfície plana usinada sobre a face do carretei de modo a assegurar rotação coaxial. A montagem e reparo de tais luvas e chaveta de travamento são demorados. A FR 2 550 172 descreve um tampão terminal incluindo um colar metálico entre o carretei e o tampão terminal. O tampão terminal é travado no local com uma chaveta ajustada em uma superfície plana do carretei. O colar tem uma expansão térmica mais elevada do que o tampão terminal, e é pretendido compensar a diferença em expansão térmica entre o tampão terminal e o carretei. A Patente US No. 5.146.675 revela um parafuso que pode ser apartado para forçar uma placa de metal contra uma porção plana sobre o carretei, que pressiona o carretei contra a superfície interna do tampão terminal. O tampão terminal inclui uma abertura de acesso que permite ao parafuso, placa de metal e tampão terminal, serem soldados juntos, desta maneira prevenindo que o parafuso salte para fora. Efetivamente, o tampão terminal e o carretei se conectam através de um único eixo geométrico, isto é, o parafuso. A ciclagem térmica através de um único eixo geométrico de contato pode causar rotação excêntrica e movimento da placa de metal em relação ao carretei. Tal movimento pode até mesmo causar com que a placa contate a borda da porção plana e rompa o carretei.
Um outro problema que é freqüentemente observado com os rolos de transportador da arte anterior é aquele de bloqueio. Por exemplo, no caso em que o artigo transportado é bloqueado ou no caso de agarramento mecânico, o mecanismo de acionamento continuará a operar e transmitirá um movimento de torção para o tampão terminal. Nessas condições, ou o carretei cerâmico ou o meio de fixação se romperá. As mesmas conseqüências são observadas na longa marcha quando o rolo transportador é sujeito a umabrutal aceleração ou desaceleração.
Persiste a necessidade por um tampão terminal que fixamente e centralmente se segura em um carretei cerâmico no interior de uma ampla faixa de temperaturas de aplicação. O tampão terminal deve ser capaz de resistir a um superaquecimento temporário e recuperar sua capacidade de retenção quando a temperatura é retorna para a normal, sem causar rotação excêntrica. O tampão terminal deve também ser de fácil instalação. O rolo transportador deve também ser capaz de resistir a bloqueio ou agarramento temporário da linha bem como a brutal aceleração ou desaceleração.
Estes objetivos e outros são atingidos com um rolo transportador de acordo com a reivindicação 1. Mais especificamente, o anel de tolerância interposto entre o tampão terminal e a extremidade do carretei cerâmico (também chamado de pescoço de rolo) irá fixar fixamente o carretei no tampão terminal e assegurar muito eficiente transferência de torque e prevenir rotação excêntrica do carretei. Em adição, no caso de um superaquecimento temporário, o tampão terminal e o anel de tolerância irão termicamente se expandir ao passo que as dimensões do carretei cerâmico não irão significantemente se alterar. Desta maneira, a capacidade de fixação do anel de tolerância irá diminuir e o carretei irá iniciar a deslizar no tampão terminal. Quando a temperatura irá retornar de volta para a normal, o tampão terminal e anel de tolerância irão retornar para suas dimensões "normais" e a capacidade de retenção irá ser integralmente recuperada. É importante notar que durante este superaquecimento temporário, o carretei irá permanecer coaxial com o tampão terminal graças ao anel de tolerância.
Anéis de tolerância são conhecidos a partir da Patente US No. 3.061.386. Eles são descritos como feitos a partir de metal resiliente e têm uma pluralidade de corrugações dispostas circunferencialmente de altura e passo definidos, com tanto a altura quanto passo das corrugações significantemente menores do que o diâmetro do anel. Tipicamente, o passo émenor do que 10 % do diâmetro e preferivelmente menor do que 8% do diâmetro. Tipicamente, a altura é menor do que 5 % do diâmetro e preferivelmente menor do que 3% do diâmetro. A Patente US No. 3.142.887 indica um método de produzir tais anéis de tolerância. Este projeto é muito particular e pode ser oposto a uma bobina de ,;4ado plano enrolada helicoidalmente. Devido a este projeto particular, o anel de tolerância mostra muito significante flexibilidade. Inúmeras variantes dos anéis de tolerância foram descritas na arte (variáveis alturas, passos, múltiplas fileiras de corrugações alinhadas ou deslocadas, ...) e são vendidas por meio de várias companhias. Em princípio, todos estes tipos de anéis de tolerância podem ser usados. É preferível se ter um anel de tolerância aberto tendo um comprimento menor do que a circunferência interna do tampão terminal, uma vez que quando o pescoço de rolo é introduzido no tampão terminal provido com o anel de tolerância, este tem que ser capaz de acomodar as pequenas variações dimensionais que poderiam ocorrer durante a fabricação do carretei ou tampão terminal. Poderia ser vantajoso se ter um segundo anel de tolerância aberto em paralelo ao primeiro anel mas com sua abertura deslocada de modo a melhorar a coaxialidade do carretei no tampão terminal. É também muito vantajoso se ter um passo relativamente limitado (menor do que 20 mm entre duas "alturas" de onda) para obter uma rigidez elevada.
É preferido se ter a(s) corrugação(ões) orientada(s) para o interior de modo que no caso de deslizamento, isto irá ocorrer somente com respeito ao par "anel de tolerância - tampão terminal" e não irá danificar a superfície do carretei.
De acordo com uma forma de realização da invenção, pelo menos um dos anéis de tolerância é provido com pelo menos uma aba, ao passo que, em paralelo, a correspondente extremidade do carretei cerâmico é provida com um ou mais entalhe(s) adaptado(s) para receber as aba(s) do anel de tolerância. Um tal arranjo irá prevenir movimento relativo em uma direçãoaxial entre o anel de tolerância e o carretei. Uma vez que é preferível prevenir a retirada do carretei a partir do anel de tolerância especialmente durante um superaquecimento temporário (ou seja, quando a pressão exercida sobre o carretei por meio do anel de tolerância é mínima), é preferível se ter a(s) aba(s) orientada(s) de modo que a extremidade da aba cooperará com a parede do entalhe mais próximo à extremidade do carretei. Desta maneira, o carretei pode somente se mover ligeiramente em direção à sua extremidade e encostar-se ao fundo do tampão terminal. Se tais anéis de tolerância providos com estas vantajosas abas forem providos em ambos lados do carretei, todos movimentos relativos do carretei são prevenidos.
De acordo com uma outra forma de realização, o anel de tolerância é provido com pelo menos duas abas e uma aba tem uma orientação oposta à pelo menos uma outra aba. Desta maneira, todos movimentos relativos do carretei com respeito a um único anel de tolerância sãoprevenidos.
Como indicado acima, o tampão terminal tem uma circunferência interna para receber um anel de tolerância e uma extremidade de um carretei. Vantajosamente, o tampão terminal é provido com um degrau para limitar movimentos relativos entre o anel de tolerância e o tampão terminal. De acordo com uma forma de realização particularmente preferida, o tampão terminal é provido com uma fenda adaptada para receber o anel de tolerância. Desta maneira, todos movimentos axiais do anel de tolerância com respeito ao tampão terminal são prevenidos até mesmo no caso de um superaquecimento temporário. É especialmente vantajoso combinar apresença de abas sobre o anel de tolerância com a fenda no tampão terminal para evitar qualquer movimento relativo do carretei com respeito ao tampão terminal durante um superaquecimento temporário.
De acordo com uma forma de concretização particular da invenção, tanto o tampão terminal quanto o carretei cerâmico recebe umamarca uma vez quando montados juntos. Ambas marcas estão em alinhamento uma com a outra de modo que se um superaquecimento temporário ocorreu e o torque parou de ser transmitido para o carretei, o operador irá observar este fenômeno, somente por meio de constatação que as marcas são deslocadas. Ele poderia então tomar as medidas apropriadas.
A presente invenção também se refere a um processo para a montagem de um rolo transportador como descrito acima. Este processo compreende as etapas de ajustar um anel de tolerância na virola de um tampão terminal e forçar cada extremidade do carretei cerâmico para o interior do tampão terminal. A ordem das etapas é importante de outra maneira, a posição do anel de tolerância com respeito ao carretei pode se alterar durante sua inserção no tampão terminal. Geralmente, a extremidade do carretei cerâmico é forçada no tampão terminal provido com o anel de tolerância com uma prensa hidráulica exercendo uma pressão de várias centenas de kg/cm2, por exemplo 1000 kg/cm2.
No caso em que o anel de tolerância é provido com uma ou mais aba(s), o processo compreende uma outra etapa de flexionar esta(s) aba(s) para o interior e de alinhar o carretei de modo que a(s) aba(s) se ajuste(m) com o(s) correspondente(s) entalhe(s) do carretei.
O rolo transportador de acordo com a invenção pode ser usado para transportar uma folha ou folha de metal (por exemplo de vidro ou metal) para qualquer tipo de tratamento térmico da folha ou folha de metal ou de um revestimento aplicado sobre ela. Este rolo transportador é particularmente adequado, para transportar artigos planos em um ambiente sujeito a importantes variações de temperatura.
* Para explicar melhor a invenção, um método de implementação dado a título de exemplo.não limitativo é descrito abaixo com referência aos desenhos anexados, nos quais:
- as figuras 1, 2 e 3 são vistas esquemáticas em seção de rolostransportadores de acordo com uma forma de concretização da invenção; e
- a figura 4 mostra um gráfico do torque transmitido (Nm) contra a temperatura (°C).
Nestas figuras, 1 representa geralmente um rolo transportador "compreendendo um carretei cerâmico 2 tendo duas extremidades 21 e 22. Um tampão terminal 4 compreendendo uma virola 41 é disposta em ambas extremidades do carretei 2 (somente o tampão terminal provido na extremidade 21 é mostrado na figura 1). Um anel de tolerância 3 é inserido no tampão terminal 4. O tampão terminal 4 tem uma superfície interna regular na figura 1, ao passo que as figuras 2 e 3 mostram respectivamente um tampão terminal 4 provido com um degrau 42 ou uma fenda 43 para restringir os movimentos do anel de tolerância 3 no tampão terminal.
O anel de tolerância pode ser provido com uma aba 31 cooperando com a parede de um entalhe provido na extremidade do carretei cerâmico 21. Nas figuras 1 a 3, a aba 31 coopera com a parede do entalhe mais próximo à extremidade 21 do carretei 2.
Experiências foram realizadas com um rolo transportador de acordo com a figura 2 de modo a demonstrar a possibilidade de o rolo transportador resistir a um superaquecimento temporário e recuperar suas condições de operação normais quando a temperatura retorna de volta para a normal, normal.
Um anel de tolerância aberto 3 com corrugações orientadas para o interior (comprimento: 242 mm; largura: 25 mm; altura: 1,9 mm; passo: 9,4; aço inoxidável) é inserido em um tampão terminal 4 (aço ao carbono) tendo um diâmetro interno de 80 mm. A operação é repetida para o segundo tampão terminal. Ambas extremidades de um carretei 21 e 22 (diâmetro de 77 mm) são forçadas nos tampões terminais 4. Um tal rolo transportador é destinado a trabalhar a temperaturas compreendidas entre temperatura ambiente e 200 °C. A pessoa versada na arte encontraráfacilmente por meio dos experimentos de rotina diferentes disposição (diferentes metais operando a diferentes temperaturas).
A figura 4 mostra o torque transmitido (Nm) contra a temperatura (°C). Pode ser visto que o torque diminui progressivamente até 5 em torno de 300°C onde seu valor é de menos do que 50 Nm e o carretei inicia a deslizar. Quando a temperatura retorna de volta para a normal (curva inferior), o torque transmitido aumenta rapidamente para recuperar seu valor original. A partir de 300 °C, o carretei pára de deslizar. Após desmontagem do rolo transportador, foi observado que ambas extremidades do carretei cerâmico estavam em perfeita condição e não foi danificado sobretudo durante o superaquecimento temporário. A figura 4 também mostra (linhas pontilhadas) o torque transmitido (Nm) contra a temperatura (°C) para um sistema como descrito na Patente US 5.316.129. um tal sistema é constituído de elementos relativamente longos e planos. Quando o sistema é sujeito a calor, o torque transmitido diminui progressivamente (curva A) até em torno de 300°C onde o limite de elasticidade do sistema é atingido. Neste ponto, o torque transmitido cai dramaticamente e o rolo inicia a deslizar no tampão terminal. Quando o sistema retorna de volta para o normal (curva B), o sistema não recupera inteiramente o torque original uma vez que o limite de elasticidade do sistema foi excedido. Quando novamente sujeito a calor e resfriado (curvas C e D), o mesmo fenômeno é observado, com a conseqüência que após somente poucos ciclos de aquecimento/resfriamento, o torque não é mais transmitido de modo que o rolo transportador tem que ser substituído. Tais rolos transportadores são claramente não adequados para uso em um ambiente adequado para variações significantes temperatura. Em oposição, o rolo transportador da invenção provou ser totalmente satisfatório para uma tal exigência de uso.
Claims (12)
1. Rolo transportador (1) para aplicações a alta temperatura, caracterizado pelo fato de que compreende:a) um carretei cerâmico (2);b) em cada extremidade (21,22) do carretei cerâmico (2), um tampão terminal (4) compreendendo uma virola de metal (41) e tendo uma certa circunferência interna adaptada para se ajustar sobre uma extremidade (21) do carretei cerâmico; ec) interposto entre cada extremidade (21, 22) do carretei cerâmico (2) e o tampão terminal (4), um anel de tolerância (3) de metal resiliente tendo uma pluralidade de corrugações dispostas circunferencialmente.
2. Rolo transportador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o anel de tolerância tem um passo inferior a 20 mm.
3. Rolo transportador de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o anel de tolerância (3) é aberto e tem um comprimento menor do que a circunferência interna do tampão terminal (4).
4. Rolo transportador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que as corrugações do anel de tolerância (24) se estendem para o interior.
5. Rolo transportador de acordo com a reivindicação 3 ou 4, . caracterizado pelo fato de que uma pluralidade de anéis de tolerância abertos (3) é interposta entre cada extremidade (21, 22) do carretei cerâmico (2) e o tampão terminal (4) e em que as aberturas dos anéis de tolerância são deslocadas.
6. Rolo transportador (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos anéis de tolerância (3) é dotado de pelo menos uma aba (31) e onde a extremidadecorrespondente (21) do carretei cerâmico (2) é provida com entalhe(s) (211) adaptado(s) para receber as aba(s) (31) do anel de tolerância (3).
7. Rolo transportador de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a(s) aba(s) (31) é(são) orientada(s) de modo que a extremidade da aba cooperará com a parede do entalhe (211) mais próximo à extremidade (21) do carretei (2).
8. Rolo transportador de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o anel de tolerância é provido com pelo menos duas abas e em que pelo menos uma aba tem uma orientação oposta a pelo menos uma outra aba.
9. Rolo transportador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o tampão terminal é provido com um degrau (42) ou uma fenda adaptada para receber o anel de tolerância (3).
10. Processo para a montagem de um rolo transportador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:a) ajustar um anel de tolerância na virola de um tampãoterminal;b) forçar cada extremidade do carretei cerâmico para o interior do tampão terminal.
11. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende uma outra etapa a') de flexionar uma ou mais aba(s) do anel de tolerância para o interior e uma etapa b') de alinhar o carretei de modo que a(s) aba(s) se ajuste(m) com o(s) correspondente(s) entalhe(s) do carretei.
12. Uso de um rolo transportador (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que é para transportar artigos planos em um ambiente sujeito a importantes variações de temperatura.
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