ES2230068T3 - Disposicion de suspension para rodillo de prensa. - Google Patents

Abstract

Una disposición de suspensión para un rodillo prensor (1), el cual forma un estrechamiento de presión (3) con una carga de línea (FL) para una banda de fibras con al menos otro rodillo (2), y está montado en cojinetes sobre un brazo de suspensión en un primer emplazamiento (4) de dicho brazo de suspensión, cuyo brazo está montado en una estructura de apoyo en un segundo emplazamiento (6) del brazo, caracterizado porque dicho brazo de suspensión (5) está dispuesto de modo que la línea (11) que pasa a través del primer emplazamiento (4) y del segundo emplazamiento (6) del brazo de suspensión es esencialmente perpendicular a la dirección (10) de la carga (FL) de línea, y porque el montaje en dicho segundo emplazamiento (6) está dispuesto para ser ajustable en una dirección que es paralela a la dirección de la carga (FL) de línea.

Description

Disposición de suspensión para rodillo de prensa.

Campo técnico

La presente invención se refiere a una disposición de suspensión para un rodillo, cuyo rodillo es utilizado preferiblemente para tratamiento mediante presión de materiales en forma de banda. En particular es utilizado en la sección húmeda de una máquina de fabricar papel. La disposición de la invención de acuerdo con la invención tiene por objeto evitar la vibración durante el funcionamiento del rodillo.

Antecedentes de la invención

En el tratamiento por presión de materiales en forma de banda, por ejemplo, papel o cartón, se utiliza con frecuencia un rodillo giratorio que apoya contra otro rodillo giratorio, con lo que se crea una presión en el estrechamiento entre los dos rodillos. Dicho estrechamiento de presión es utilizado, por ejemplo, para desecar un material en banda, o para presionar y juntar dos o más capas de un material en banda compuesto. Ejemplos de dichas disposiciones o rodillos son los rodillos calandradores y las prensas de rodillo.

Convencionalmente, un rodillo comprende un tambor anular que gira en torno a un eje central. Normalmente, el rodillo está suspendido sobre un árbol que se extiende hacia fuera de dicho rodillo por ambos extremos de él, y está montado en unos cojinetes sobre un brazo de suspensión. El brazo de suspensión podría ser así del tipo de palanca con dos brazos rectos, con el árbol del rodillo montado en unos cojinetes en un primer emplazamiento de dicho brazo de suspensión en conexión con un primer extremo del brazo, y con el propio brazo de suspensión montado en unos cojinetes en una estructura de apoyo en un segundo emplazamiento intermedio del brazo, y finalmente es aplicada una fuerza equilibradora al brazo de suspensión en un tercer emplazamiento de él, en conexión con un segundo extremo de dicho brazo. Típicamente, el brazo de suspensión está suspendido en el soporte en dicho segundo emplazamiento, en un cierto punto entre dichos emplazamientos primero y tercero a lo largo del brazo. La finalidad de la fuerza equilibradora que se aplica en el tercer emplazamiento es presionar al rodillo contra el rodillo adyacente, con objeto de formar un estrechamiento de presión. La cuantía de la fuerza de equilibrio que es necesaria se calcula a partir de la longitud de los dos brazos de palanca en la palanca de dos brazos, el peso del rodillo, y la carga lineal en el estrechamiento.

Sin embargo, no es raro que un diseño estándar como el expuesto presente problemas debido a vibraciones en el rodillo durante el funcionamiento, que pueden conducir a deficiencias en la calidad de la banda que se está produciendo, o incluso desgaste prematuro del freno bajo la máquina. Las vibraciones pueden ser producidas por causas diversas, por ejemplo, variaciones en la velocidad del rodillo de accionamiento o la caja de engranajes, una superficie no redonda del rodillo, variación en la dureza/grosor del recubrimiento de caucho del rodillo, variación del contenido de líquido del "fieltro de presión" que pasa a través del estrechamiento, variación en el grosor de la banda de papel, etc. Esto implica que la fuerza teórica del sistema de equilibrio que es utilizada no sea una representación auténtica de las verdaderas fuerzas del sistema.

Se han hecho muchas propuestas en los últimos años en cuanto a cómo podrían ser resueltos los problemas de vibración en relación con el funcionamiento de los rodillos. La mayor parte de dichas propuestas se refieren a diferentes dispositivos que tienen por objeto la amortiguación de las vibraciones. Dichos dispositivos se muestran, por ejemplo, en los documentos US 3 512 475; US 5 730 892; US 4 910 842; US 5 081 759; DE 196 52 769; y EP-B1-0 268 769.

Por el documento DE 42 32 920 se conoce un método que parece tener por objeto evitar la formación de vibraciones, en vez de amortiguarlas. Sin embargo, este método no se refiere principalmente a la eliminación de las vibraciones en relación con los rodillos para producir una banda de papel que sea extremadamente delgada, por ejemplo, de 0,1 a 3 mm. Además, este método conocido no trata la suspensión de los rodillos.

Breve descripción de la invención

Con la presente invención se proporciona un disposición de suspensión para un rodillo de papel, cuya disposición tiene por objeto evitar o al menos reducir al mínimo la producción de vibraciones durante el funcionamiento del rodillo, lo que se logra mediante una disposición de suspensión para un rodillo prensor, cuyo rodillo forma un estrechamiento de presión para una banda fibrosa con al menos otro rodillo, y está montado giratoriamente en unos cojinetes sobre un brazo de suspensión en un primer emplazamiento de dicho brazo, cuyo brazo de suspensión está montado en una estructura de apoyo en un segundo emplazamiento del brazo, y en el que dicho brazo de suspensión está dispuesto de modo que la línea que pasa a través de dichos emplazamientos primero y segundo del brazo de suspensión es esencialmente perpendicular a la dirección de la carga de línea.

De acuerdo con un aspecto de la invención, el segundo emplazamiento es ajustable, y está unido fijamente a dicha estructura de apoyo en una dirección paralela a la dirección de la línea de carga.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, dicho rodillo es utilizado para tratamiento de presión de materiales en forma de banda, por ejemplo, en la sección de prensa de una máquina de fabricar papel o en un calandrador.

Breve descripción de los dibujos

Seguidamente se describirá la invención referida a la dibujos adjuntos, en los que:

-la fig. 1 muestra desde el costado, un primer rodillo que está suspendido en un brazo de suspensión de acuerdo con la técnica anterior, y un segundo rodillo mediante el cual es formado un estrechamiento en la superficie de contacto entre los dos rodillos;

-la fig. 2 muestra las fuerzas que actúan sobre el brazo de suspensión;

-la fig. 3 muestra las fuerzas que actúa sobre el rodillo de presión; y

-la fig. 4 muestra desde un costado un primer rodillo suspendido de manera preferida en relación con el brazo de suspensión de acuerdo con la invención, y un segundo rodillo mediante el cual se forma un estrechamiento en la superficie de contacto entre los dos rodillos.

Descripción detallada de la invención

Con el número 1 se indica en la fig. 1 un primer rodillo de la técnica anterior, tal como, por ejemplo, un rodillo calandrador, que apoya contra un segundo rodillo 2, mediante lo cual se forma un estrechamiento 3 de presión. El primer rodillo 1 está montado en unos cojinetes en un primer emplazamiento 4, dentro de una estructura de apoyo 9 que está montada adyacente a la parte media de un brazo de suspensión 5 de la técnica anterior, el cual es de diseño convencional. El propio brazo de suspensión está montado en unos cojinetes en un segundo emplazamiento 6, es decir, un eje de giro, que está situado en un primer extremo del brazo de suspensión. Dicho brazo de suspensión 5 puede pivotar así en torno a dicho segundo emplazamiento en una estructura de apoyo, por ejemplo, un armazón (no mostrado), en el que está suspendido. En un tercer emplazamiento 7 del brazo de suspensión 5 es aplicada una fuerza F_{C}, normalmente por medio de un conjunto hidráulico (no mostrado), que contrarresta la fuerza M debida a la masa del primer rodillo 1, y la fuerza F_{L} debida a la presión en el estrechamiento de presión 3, es decir, que la fuerza F_{L} es una contrafuerza creada por la carga aplicada por F_{C}, que es dirigida a lo largo de una línea 10, que pasa a través del estrechamiento y del primer emplazamiento 4. En el sistema conocido que se muestra, dicho segundo emplazamiento 6 está dispuesto en un segundo extremo de dicho brazo de suspensión. Convencionalmente, el sistema mostrado en la fig. 1 es equilibrado mediante la aplicación de una fuerza F_{C} que es calculada de acuerdo con el siguiente equilibrio de fuerzas:

(a)F_{C}\ x\ B = A (F_{L} + M)

donde B es la longitud del brazo de palanca entre el eje de giro en el segundo emplazamiento 6 del brazo de suspensión y dicho tercer emplazamiento, y A es la longitud del brazo de palanca entre el eje de giro del segundo emplazamiento 6 del brazo de suspensión 5 y dicho primer emplazamiento. Por supuesto que el rodillo 1 está montado normalmente en dos brazos de suspensión, uno en cada extremo de él, porque las fuerzas para un brazo de suspensión son estrictamente la mitad de los valores de las fuerzas totales.

Cuando se equilibra el sistema de acuerdo con la ecuación (a) anterior, con frecuencia se experimentan problemas con las vibraciones en el rodillo 1 durante el funcionamiento, es decir, durante el giro del rodillo 1.

Sorprendentemente, se ha comprobado ahora que mediante la ejecución de un equilibrio de fuerzas más detallado, y mediante el diseño del brazo de suspensión 5 para evitar la influencia de ciertas fuerzas, el sistema puede ser equilibrado para evitar los problemas de la vibración.

Debido a deficiencias menores, por ejemplo, irregularidades en el recubrimiento del rodillo, irregularidades en el equilibrio del propio rodillo o variaciones en la velocidad del rodillo de accionamiento y/o de la caja de engranajes, variaciones en el grosor de la banda que es tratada en el estrechamiento de presión 3, entre otras, se produce una fuerza F_{\gamma} en el estrechamiento cuya fuerza F_{\gamma} es dirigida a lo largo de la tangente a dicho estrechamiento. La fuerza F_{\gamma} tiene un brazo de palanca que corresponde a la mitad del diámetro (es decir, r) del primer rodillo 1. Teniendo en cuenta la fuerza F_{\gamma}, el equilibrio de fuerzas que se muestran en las figs. 2 y 3 resulta:

(1)\rightarrow - F_{\gamma} - L_{H} = 0

(2)\uparrow L_{V} - M – F_{L} = 0

(3)\cap M_{V} - F_{\gamma} . r = 0

(4)\rightarrow R_{H} + L_{H} = 0

(5)\uparrow R_{V} . L_{V} + F_{C} = 0

(6)\cap L_{V} . A – F_{C} . B + L_{H} . C = 0

(2) da

\hskip1,4cm

F_{L} = L_{V} – M

(6) da

\hskip0,5cm

L_{V} = F_{C} \frac{B}{A} - L_{H} \frac{C}{A}

(1) da

\hskip1,9cm

L_{H}= - F\gamma

F_{L} = F_{C} \frac{B}{A} + F\gamma \frac{C}{A} – M

Definiciones

F_{L} y F_{\gamma} son la línea de carga y la fuerza tangencial en el estrechamiento de presión, respectivamente.

F_{C} es la fuerza aplicada sobre el sistema, por ejemplo, mediante un cilindro hidráulico o similar.

R_{H} y R_{V} son fuerzas de reacción en el eje de pivotar.

L_{H} y L_{V} son fuerzas de reacción en el apoyo del rodillo.

M_{V} es el momento de torsión.

M es la fuerza del peso del rodillo.

A, B, y C son distancias geométricas

Se apreciará ahora que si F_{C} y M son constantes, y F_{\gamma} varía, entonces F_{L} debe variar también, lo que da por resultado vibraciones. Esto resulta especialmente relevante si hay variaciones en la velocidad del rodillo de accionamiento y/o de la caja de engranajes, que se transmiten la fuerza de giro al rodillo, ya que entonces, sólo las fuerzas que actúan en una dirección tangencial, F_{\gamma} serán afectadas. No obstante, también en relación con las irregularidades, por ejemplo, de la banda, habrá simplemente una influencia significativa de F_{C} debido a las fuerzas de inercia, es decir, que F_{\gamma} tendrá la influencia principal en relación con la causa de las vibraciones, ya que F_{C} permanece esencialmente constante.

De acuerdo con la presente invención, en la fig. 4 se muestra una realización de ella en la que la influencia de la fuerza F_{\gamma} puede ser eliminada, o lo que es igual eliminada por reducción al mínimo o incluso eliminación de su influencia sobre F_{L}, lo que se consigue por elección del segundo emplazamiento 6 para hacer que C = 0. De acuerdo con ello, el brazo de suspensión 5 en la fig. 4 está dispuesto de modo que la línea que pasa a través del primer emplazamiento y del segundo emplazamiento 6 del brazo de suspensión sea perpendicular a la dirección 10 de la línea de carga F_{L}. Cuando los brazos de palanca para la fuerza F_{\gamma} son cero, la fuerza F_{L} del estrechamiento de presión será constante cuando también sean constantes F_{C} y F_{M}, con lo que se evita la vibración o al menos se reduce al
mínimo.

Por tanto, el brazo de suspensión 5 de acuerdo con la invención está diseñado de modo que dicho segundo emplazamiento 6, en el que el brazo está montado sobre cojinetes, es desplazado hacia arriba la distancia C en relación con su posición en la fig. 1, con lo que el brazo de palanca de la fuerza F_{\gamma} se hace cero.

En la realización mostrada en la fig. 4, el tercer emplazamiento, es decir, el emplazamiento de la fuerza de equilibrio F_{C}, está situado en el lado opuesto del punto de pivotar 6, lo que permite que el brazo de suspensión sea recto, al contrario de los mostrado en la fig. 1.

No es extraño que los rodillos sean tratados de alguna manera, tal como recubiertos, pulimentados, etc. Dicho tratamiento alterará, por supuesto, el diámetro del rodillo. De acuerdo con ello, constituye una ventaja principal que el punto de fijación del brazo de suspensión, es decir, el segundo emplazamiento 6, sea ajustable, de modo que pueda ser reajustado después del tratamiento del rodillo, con objeto de hacer de nuevo que C = 0. Dicho ajuste puede ser logrado de muchas maneras conocidas, por ejemplo, contando con una ranura en la estructura del bastidor o el brazo de suspensión, dentro de la cual puede ser movido el eje de giro 6 para fijación, para hacer que la línea 11 sea exactamente perpendicular a la línea 10.

Típicamente, el diseño del brazo de suspensión 5 de acuerdo con la invención está relacionado con cargas lineales de aproximadamente 80 a aproximadamente 100 kN/m. La longitud de los brazos de palanca A y B de acuerdo con la invención son típicamente de 1000 a 2500 mm, y de 2000 a 5000 mm, respectivamente.

Se entiende que la invención no se limita a lo mostrado anteriormente, sino que puede ser variada dentro del alcance de las reivindicaciones. Por ejemplo, es evidente que el brazo de suspensión puede ser situado de muchos modos diferentes con respecto a la estructura de apoyo. Además, se entiende que la posibilidad de ajuste puede ser proporcionada en direcciones distintas a la exactamente paralela en relación con la línea de carga, por ejemplo, siguiendo una curva o una línea no paralela.

Claims (7)

1. Una disposición de suspensión para un rodillo prensor (1), el cual forma un estrechamiento de presión (3) con una carga de línea (F_{L}) para una banda de fibras con al menos otro rodillo (2), y está montado en cojinetes sobre un brazo de suspensión en un primer emplazamiento (4) de dicho brazo de suspensión, cuyo brazo está montado en una estructura de apoyo en un segundo emplazamiento (6) del brazo, caracterizado porque dicho brazo de suspensión (5) está dispuesto de modo que la línea (11) que pasa a través del primer emplazamiento (4) y del segundo emplazamiento (6) del brazo de suspensión es esencialmente perpendicular a la dirección (10) de la carga (F_{L}) de línea, y porque el montaje en dicho segundo emplazamiento (6) está dispuesto para ser ajustable en una dirección que es paralela a la dirección de la carga (F_{L}) de línea.

2. La disposición de suspensión de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el ángulo (\alpha) entre dichas líneas (10, 11) es de entre 88 y 92º, preferiblemente entre 89 y 91º, y con más preferencia aproximadamente de 90º.

3. La disposición de suspensión de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el brazo de suspensión (5) es sustancialmente recto.

4. La disposición de suspensión de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la disposición de suspensión del citado rodillo (1) es equilibrada por una fuerza (F_{C}) que es sustancialmente constante durante el funcionamiento.

5. La disposición de suspensión de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizada porque F_{C} es aplicada en un tercer emplazamiento (7), y porque dicho segundo emplazamiento (6) está dispuesto entre los citados emplazamientos primero y tercero (4, 7) a lo largo del brazo de suspensión (5).

6. La disposición de suspensión de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por una carga lineal de 1 kN/m a 500 kN/m, preferiblemente de 80 a 100 kN/m.

7. La disposición de suspensión de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque dicho rodillo (1) tiene un diámetro de 600 a 2000 mm, preferiblemente de 800 a 1500 mm.