ES2280276T3 - Rodillo rotatorio. - Google Patents

Abstract

Rodillo rotatorio con un cuerpo de rodillo al que están asociados canales para conducir a través de los mismos un medio que sirve para regular la temperatura del cuerpo de rodillo, en especial un líquido, caracterizado porque al menos a uno de los canales está asociado un cuerpo separador (50) que divide el mismo, de tal modo que pueden circular medios de temperado de diferente consistencia u/o temperatura y/o dirección de circulación y/ velocidad de circulación en los canales parciales.

Description

Rodillo rotatorio.

La invención se refiere a un rodillo rotatorio con un cuerpo de rodillo al que están asociados canales para conducir a través de los mismos un medio, según el preámbulo de la reivindicación 1 ó 6.

Los rodillos de este tipo pueden encontrarse en muchos campos de aplicación, por ejemplo en la producción de papel, en la industria alimentaria y en el caso de procesos de laminación de material sintético o acero, por ejemplo en el caso del rodillo de colada en el procedimiento de colada continua. Aquí es conocido equipar cuerpos de rodillo con canales por ejemplo axiales, que discurren de forma ceñida debajo de la superficie, para su temperado, por ejemplo calentamiento. Un rodillo de este tipo se deduce por ejemplo del documento EP 0 606 660 A1.

En el caso de canales de paredes paralelas como los que pueden producirse mediante taladros para conducir a través de los mismos el medio, en especial un líquido calefactor, existe una elevada necesidad de medio calefactor en el caso de una corriente laminar. Aparte de esto sólo las regiones exteriores del perfil de corriente entregan calor suficiente a las paredes del canal, y con ello al rodillo. Los hilos de corriente situados en el interior conservan en su mayor parte su energía térmica, lo que empeora el grado de eficacia.

El documento US 3 834 205 hace ya patente un rodillo, en cuyos taladros periféricos están dispuestos cuerpos de desplazamiento, con lo que se han desplazado hacia fuera los hilos de corriente situados en el interior. Aparte de esto las paredes de los taladros periféricos presentan depresiones dispuestas en espiral. La producción de estas depresiones es sin embargo muy complicada y costosa. A esto hay que añadir que también aquí sólo se producen turbulencias en el borde de los canales, en la región de las depresiones. A los largo del cuerpo de desplazamiento el medio calefactor circula casi laminarmente.

El documento EP 903 438 A2 hace patente un rodillo con canales correspondientes, que en su región dirigida hacia la superficie del rodillo presentan suplementos de cobre, que se encuentran en contacto interior con las paredes del canal para, de este modo, garantizar una buena conducción térmica. Los suplementos poseen elevaciones y depresiones en el lado dirigido hacia el canal. Mediante las depresiones de pretende desviar agua condensada. Las elevaciones están dispuestas de tal modo que sobresalen del agua condensada, de tal modo que el vapor guiado en el canal pueda calentar los suplementos de cobre, que entregan su energía a la superficie del rodillo. También esta solución es complicada y costosa.

La invención se ha impuesto la tarea de conseguir una mejor transmisión de calor.

La invención resuelve este problema mediante un rodillo con las particularidades de la reivindicación 1 ó 6. En las reivindicaciones 2 a 5, 7 a 22 se indican configuraciones ventajosas de la invención.

Mediante la previsión de cuerpos separadoras se pone a disposición de la corriente de medio una menor sección transversal en el canal, de tal manera que aumenta la velocidad del medio de temperado, con lo que se garantiza una mejor transmisión de temperatura. A esto hay que añadir que el canal así dividido puede servir al mismo tiempo, por ejemplo, como avance y retorno para el medio de temperado. Aquí es ventajosa una división por dos, tres o cuarto del canal. También es posible pensar en mayores divisiones. Es especialmente ventajoso que el cuerpo separador presente la forma de una hélice de varias entradas, de tal modo que se produzca una turbulencia del medio de temperado tan solo mediante el caracolado. A esto hay que añadir que el tiempo de retención del medio de temperado es mayor a causa del mayor trayecto a recorrer. La turbulencia, el aumento del tiempo de retención y el aumento de velocidad a causa del estrechamiento del canal producen una transmisión de calor óptima.

Mediante la configuración conforme a la invención de un rodillo según la reivindicación 6 se garantiza una desviación de la circulación respecto a la laminaridad. Se produce una turbulencia, con la que se reduce el volumen de medio de temperado que circula por unidad de tiempo a través del o de los canales del rodillo. Por medio de esto se obtiene un ahorro por ejemplo de líquido calefactor. Al mismo tiempo se mejora sin embargo la transmisión de calor al rodillo, y una mayor porción del medio calefactor entra en contacto con las paredes de los canales.

Si el cuerpo de desvío tiene una dilatación longitudinal que sigue la dirección del canal en la posición de instalación, la región de desvío puede extenderse por una gran porción longitudinal del canal. La transmisión de calor se mejora después sobre una gran región longitudinal del canal. En el caso de disponer la región de desvío al menos en la región exterior del cuerpo de desvío, se consigue la turbulencia en la zona adyacente a las paredes del canal. El grado de eficacia es con esto especialmente bueno. Con ello el cuerpo de desvío puede tener un eje longitudinal rígido o configurar también en conjunto una región de desvío, por ejemplo a modo de un muelle helicoidal.

Se obtiene una constelación especialmente favorable si la región de desvío hace rotar el medio que circula alrededor, lo que puede alcanzarse por ejemplo mediante una forma en espiral del cuerpo de desvío que siga el eje longitudinal.

Si las regiones de desvío presentan pendientes variables durante el recorrido axial del cuerpo de desvío, las regiones del rodillo pueden recibir el medio de temperado específicamente con diferente intensidad.

Se obtiene una ventaja especial si los cuerpos separadores y los cuerpos de desvío se insertan en un canal, en donde los cuerpos separadores pueden servir de soportes para los cuerpos de desvío.

Se deducen ventajas y particularidades adicionales de ejemplos de ejecución del objeto de la invención, representados en el dibujo.

En el dibujo muestran:

la figura 1 un cuerpo de desvío, que está configurado en conjunto en forma de tornillo sinfín,

la figura 2 un cuerpo de desvío similar a la figura 1, en el que está previsto un eje longitudinal central rígido, sobre el que está dispuesto exteriormente un tornillo sinfín,

la figura 3 un canal calefactor rectilíneo, que puede estar configurado por ejemplo como taladro en un cuerpo de rodillo,

la figura 4 un cuerpo de desvío configurado en conjunto a modo de un muelle helicoidal,

la figura 5 un canal calefactor, que presenta una inversión de 180º y en el que la abertura de entrada y la de salida están situadas en el mismo lado de rodillo,

la figura 6a una disposición en paralelo de varios canales llamadas monopaso,

la figura 6b una disposición bipaso, en la que la abertura de entrada y la de salida están situadas en un lado,

la figura 6c una disposición tripaso, en la que están configuradas dos inversiones,

la figura 6d una disposición quatripaso, en la que un canal está sometido a tres inversiones en cada caso de 180º,

la figura 7a una disposición en la que dos aberturas de entrada desembocan en una abertura de salida,

la figura 7b una disposición inversa, en la que una abertura de entrada desemboca en dos aberturas de salida,

la figura 7c una disposición en la que tres aberturas de entrada desembocan en una abertura de salida,

la figura 8 una representación en corte esquemática de un rodillo con un hueco central, usado como canal de circulación para medio de temperado, en el se ha insertado un cuerpo de desvío,

la figura 9 un cuerpo separador en forma de una hélice de dos entradas, en donde se reduce continuamente el ángulo de paso de la hélice en la dirección de circulación, y

la figura 10 un cuerpo separador que presenta al mismo tiempo cuerpos de desvío.

Un rodillo conforme a la invención (dibujado en la figura 8) presenta en detalle uno o varios canales de circulación 1, 101, 201, 301, 501, 601 que se extienden axialmente y distribuidos por el perímetro en el rodillo para un medio, en especial un líquido, para temperar el rodillo. Los canales de este tipo pueden confeccionarse por ejemplo mediante taladros y tener después un recorrido rectilíneo. Normalmente estarán dispuestos varios canales de este tipo en un rodillo. Un cuerpo de rodillo de este tipo está configurado por ambos lados con pivotes abridados, por medio de los cuales se garantiza también una conexión de los canales a un abastecimiento externo con medio calefactor o refrigerante. Una región hueca axial central puede usarse en el caso de un rodillo hueco (figura 8) como canal de circulación 40 para medio de temperado, en donde este canal 401 puede servir por ejemplo como conducto de avance y un canal periférico 1, 101, 201, 301, 501, 601 como conducto de retorno o a la inversa. El canal de circulación central 401 puede estar igualmente dotado, para acordar mejor las relaciones de circulación, de un cuerpo de desvío 405 cuyas medidas están adaptadas a las extensiones axial y radial del hueco.

En la figura 3 se muestra un canal 1 con recorrido rectilíneo, que presenta en un lado del rodillo una entrada E y en el otro lado una salida A para el medio que circula a través del mismo.

En otro ejemplo de ejecución (figura 5) se ha representado un canal 101, cuyas entrada E y salida A están situadas en el mismo lado del rodillo que circunda el canal. Enfrente de la entrada y de la salida se encuentra una región extrema axial 102, en la que está configurada una inversión de 180º del canal 101, con lo que se configura la retroalimentación que se produce hacia el lado de salida A.

Conforme al ejemplo de ejecución según la figura 6c están configuradas dos inversiones 202, de tal modo que el lado de entrada E y el lado de salida A del canal 201 están situados en lados opuestos del rodillo. Según la figura 6d están previstas tres inversiones 302, de tal modo que la entrada E y la salida A de un canal 301 de este tipo están situadas de nuevo en el mismo lado del cuerpo de rodillo. Todos los canales 1, 101, 201, 301 de este tipo atraviesan el cuerpo de rodillo en su extensión axial, con preferencia esencialmente o por completo.

El canal 501 está configurado de tal modo que dos conductos de entrada E situados exteriormente conducen a un conducto de salida A central. El número de aberturas de entrada y salida E, A es por ello diferente. Lo mismo es también aplicable al sistema de canales según la figura 7b, en el que se intercambian las aberturas de entrada y salida. El canal 601 según la figura 7c presenta tres aberturas de entrada E y una abertura de salida A, de tal modo que también aquí es diferente el número de aberturas de entrada y salida E, A.

En la figura 1 se ha representado un cuerpo de desvío 5, que presenta una dilatación longitudinal L paralela a su eje longitudinal 6. El cuerpo de desvío 5 comprende una región de desvío 7, que está configurada como el tornillo sinfín que circula por el eje longitudinal 6, y está aplicada oblicuamente con respecto al eje longitudinal 6. En el caso de una posición de instalación en un canal 1, 101, 201, 301, 501, 601 las regiones de desvío 7 están aplicadas en ángulo agudo con respecto a las paredes 1a del canal 1, 101, 201, 301, 501, 601.

El cuerpo de desvío 5, 105 según la figura 2 comprende un eje central 106 configurado rígidamente, alrededor del cual se extienden las regiones de desvío 107 aplicadas oblicuamente y helicoidalmente. Las regiones de desvío pueden estar configuradas a modo de un tornillo sinfín, de forma coherente, en todo el recorrido longitudinal L del cuerpo de desvío 105, o puede disponerse de regiones de desvío 107 aisladas colocadas oblicuamente.

Conforme a un tercer ejemplo de ejecución el cuerpo de desvío 205 está configurado en conjunto como cuerpo de tipo muelle helicoidal, de tal modo que el eje longitudinal 6 está circundado solamente por las regiones de desvío 207.

Las figuras 3 y 5 muestran un cuerpo de desvío 205 en el caso de usarse en un canal 1 ó 101, que está dispuesto en el cuerpo de rodillo de un rodillo temperable, por ejemplo de un rodillo cilíndrico hueco. Como se ha descrito anteriormente, los canales 1, 101 de este tipo así como los canales de los otros ejemplos de ejecución están situados de forma ceñida por debajo de la superficie exterior del rodillo, para de este modo hacer posible un proceso calefactor lo más efectivo posible.

Todos los cuerpos de desvío 5, 105, 205, 405 mostrados forman en el medio calefactor una corriente turbulenta, de tal modo que las partículas circulantes aisladas tienen que cubrir un recorrido mayor en el canal 1, 101, 201, 301, 401, 501,601 y por ello aumenta el tiempo de retención - con ello también el tiempo de transmisión de energía. Este efecto se mantiene también en el caso de una velocidad de fluencia aumentada puntualmente de las partículas del medio, como puede activarse a causa de las turbulencias. También son posibles cuerpos de desvío 5, 105, 205, 405 con unas regiones de desvío 7, 107, 207, 407 tales - eventualmente no estables de forma, sino a moldear mediante el medio que fluye contra los mismos-, que con esto se produce una circulación caótica del medio. Esta puede variar en el transcurso de tiempo o en el caso de variar la presión del medio conducido a través de los mismos.

En el caso de usarse un cuerpo de desvío 205 similar a un muelle o que puede deformarse de otro modo, puede variarse la inclinación de las regiones de desvío 207 o la longitud L del cuerpo de desvío, dado el caso durante el funcionamiento, para de este modo poder influir en la clase de turbulencias y en la rotación configurada eventualmente de forma adicional y, de este modo, poder influir en los parámetros velocidad de fluencia, cantidad de líquido a introducir, o cantidad de gas, tiempo de retención y turbulencia del medio a introducir. En el recorrido axial de un cuerpo de desvío 5, 105, 205, 405 puede variar la inclinación de la región de desvío 7, 107, 207, 407, de tal modo que se dispone de regiones 7a con menor inclinación y regiones 7b con mayor inclinación. Regiones con la misma o diferente inclinación 7a, 7b pueden estar además distanciadas entre sí espacialmente.

La figura 9 muestra un cuerpo separador 50 en forma de una hélice 70 con dos entradas, como la que puede insertarse en un canal. Con ello la corriente de avance del medio de temperado puede producirse en una hélice y la corriente de retorno del medio de temperado en la segunda hélice. Con ello el guiado de avance y retorno puede estar previsto en un canal. Sin embargo, también existe la posibilidad de que el guiado de avance del medio de temperado se produzca en una hélice de un canal y el guiado de retorno de este medio de temperado en una hélice de otro canal. Por supuesto también existe la posibilidad de alimentar las dos hélices de un canal con el medio de temperado que fluye o circula en avance, en donde pueden alimentarse incluso diferentes medios de temperado, es decir, con diferente consistencia y/o temperatura y/o velocidad.

La figura 9 muestra que se reduce continuamente en la dirección de circulación el ángulo de paso de las hélices, que se usan ambas para el guiado de avance del medio de temperado. Con esto se hace mayor el recorrido para el medio de temperado, aumenta el tiempo de retención y es necesario aumentar de forma correspondiente la velocidad, de tal modo que se hace posible una mejor transición térmica.

La figura 10 muestra un cuerpo separador 50, que presenta al mismo tiempo cuerpos de desvío de forma enteriza. Estos están dispuestos en una región parcial del canal de forma totalmente voluntaria. En la segunda región parcial están previstos cuerpos de desvío con inclinación que varía continuamente.

Mediante simulaciones apoyadas por ordenador puede conseguirse una optimización de tales cuerpos de desvío y/o cuerpos separadores, de tal modo que se mantiene la entrega de calor en lo posible en todo el recorrido longitudinal axial del cuerpo de rodillo. En el caso de pendientes 7a, 7b variables es alternativamente posible también una entrega de calor controlable puntualmente.

Los cuerpos de desvío mostrados 5, 105, 205, 405 así como los cuerpos separadores pueden tener también cualquier otra forma. Pueden insertarse a posteriori en canales 1, 101, 201, 301, 401, 501, 601. Con esto se obtiene una facilidad de montaje especial. De este modo también pueden reequiparse rodillos usuales.

No es imprescindible que las regiones de desvío 7, 107, 207, 407, como se ha representado en los ejemplos de ejecución, hagan rotar el medio. Sin embargo, esto hace posible un desarrollo uniforme y previsible de las corrientes turbulentas en el canal del rodillo a temperar.

Los cuerpos de desvío 5, 105, 205, 405 y/o los cuerpos separadores pueden estar configurados con diferentes materiales, según el medio usado, por ejemplo con acero fino o material sintético, siempre que se utilicen medios corrosivos.

Claims (21)

1. Rodillo rotatorio con un cuerpo de rodillo al que están asociados canales para conducir a través de los mismos un medio que sirve para regular la temperatura del cuerpo de rodillo, en especial un líquido, caracterizado porque al menos a uno de los canales está asociado un cuerpo separador (50) que divide el mismo, de tal modo que pueden circular medios de temperado de diferente consistencia u/o temperatura y/o dirección de circulación y/o velocidad de circulación en los canales parciales.

2. Rodillo según la reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo separador (50) presenta la forma de una regleta plana (60).

3. Rodillo según la reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo separador presenta la forma de un triángulo.

4. Rodillo según la reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo separador presenta la forma de una cruz.

5. Rodillo según la reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo separador presenta la forma de una hélice de varias entradas (70).

6. Rodillo rotatorio con un cuerpo de rodillo al que están asociados canales (1; 101; 201; 301; 401; 501; 601) para conducir a través de los mismos un medio que sirve para regular la temperatura del cuerpo de rodillo, en especial un líquido, caracterizado por al menos un cuerpo de desvío (5; 105; 205; 405) asociado al menos a una región de los canales, que actúa sobre el medio y que, en posición de instalación, comprende al menos por regiones una región de desvío (7; 107; 207; 407) aplicada en ángulo agudo con relación a una región de pared (1a) del canal (1; 101; 201; 301; 401; 501; 601), en donde el cuerpo de desvío (5; 105; 205; 405) tiene una dilatación longitudinal (L) que sigue la dirección de canal en la posición de instalación y la región de desvío (7; 107; 207; 407) circunda helicoidalmente el eje longitudinal (6) del cuerpo de desvío (5; 105; 205; 405).

7. Rodillo según la reivindicación 6, caracterizado porque la región de desvío (7; 207) comprende en conjunto el cuerpo de desvío.

8. Rodillo según la reivindicación 6, caracterizado porque el eje longitudinal (6) del cuerpo de desvío (105; 405) está configurado como eje central rígido.

9. Rodillo según una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque la región de desvío (7; 107; 207; 407) hace rotar el medio que circula alrededor.

10. Rodillo según una de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizado porque la región de desvío tiene una forma helicoidal que asciende en la dirección longitudinal (L) del cuerpo de desvío (5; 105; 205; 405).

11. Rodillo según una de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizado porque la región de desvío (7; 107; 407) está configurada como tornillo sinfín.

12. Rodillo según una de las reivindicaciones 6 a 11, caracterizado porque el cuerpo de desvío (205) está configurado a modo de un muelle helicoidal.

13. Rodillo según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque al menos uno de los canales (101; 201; 301; 501; 601) presenta en una región terminal axial una inversión (102; 202; 302) de 180º y una retroalimentación paralela (103; 203; 303).

14. Rodillo según la reivindicación 13, caracterizado porque al menos un canal (201; 301; 501; 601) comprende varios desvíos (202; 302).

15. Rodillo según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque al menos uno de los canales (501; 601) presenta un número diferente de aberturas de entrada y salida (E; A) para el medio.

16. Rodillo según una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque el rodillo presenta un hueco axial central (401) y en éste está dispuesto al menos un cuerpo de desvío (405).

17. Rodillo según una de las reivindicaciones 6 a 16, caracterizado porque el cuerpo de desvío (5; 105; 205; 405) presenta regiones de desvío (7a; 7b) con diferentes inclinaciones.

18. Rodillo según una de las reivindicaciones 6 a 17, caracterizado porque el cuerpo de desvío (5; 105; 205; 405) presenta a lo largo de su eje longitudinal (6) desviaciones de su diámetro.

19. Rodillo según una de las reivindicaciones 6 a 18, caracterizado porque un cuerpo de desvío (205) enroscado en forma de hélice presenta, en toda su longitud, rebajos centrales con diferentes diámetros.

20. Rodillo según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque las distancias de las regiones de desvío (7; 7a; 7b) entre sí presentan diferentes dimensiones.

21. Rodillo según una de las reivindicaciones 6 a 20, caracterizado porque los cuerpos de desvío (405) presentan regiones superficiales de desvío, dirigidas estadísticamente a voluntad, para generar corrientes caóticas.