ES2291476T3 - Miembro de refuerzo para placa de boquillas de hilera y procedimiento de refuerzo de la placa. - Google Patents

Abstract

Un miembro de refuerzo alargado para un conjunto de hilera que tiene una estructura similar a una placa que incluye una pluralidad de orificios para formar fibras a partir de un material fluido, el miembro (10a, 10b) comprende: un cuerpo alargado que incluye una primera parte (12) para sujetarse en la estructura (T) y una segunda parte (20) que tiene, en la dirección longitudinal del cuerpo alargado, un perfil con una altura variable que incluye al menos un vértice (A), de manera que el perfil de altura variable y el vértice o vértices del cuerpo ayuden a reforzar la estructura contra el combado y aumenten su vida útil mientras minimizan el uso de material.

Description

Miembro de refuerzo para placa de boquillas de hilera y procedimiento de refuerzo de la placa.

Campo técnico y aplicabilidad industrial de la invención

La presente invención se refiere generalmente a hileras para formar fibras a partir de un material fluido, tal como vidrio a una elevada temperatura, y más particularmente, a una forma mejorada de reforzar una placa de boquillas de la hilera para alargar su vida útil.

Antecedentes de la invención

En la técnica se conocen diferentes tipos de hileras o conjuntos de hilera para formar fibras o filamentos a partir de un material fluido, tal como vidrio a una elevada temperatura. Habitualmente, la hilera o conjunto de hilera incluye un cuerpo de hilera rectangular que tiene paredes laterales y paredes de extremo. Juntas, las paredes laterales y de extremo sirven como estructura para sostener o portar una o más estructuras en forma de placa, a menudo alargadas, típicamente formadas de platino o de sus aleaciones, que tienen una pluralidad de pequeños orificios o "boquillas". Estas boquillas reciben el material fundido a medida que pasa a través del cuerpo de la hilera desde una fuente situada corriente arriba, tal como un alimentador. Para ayudar a mantener el material en un estado fundido a medida que penetra y pasa a través de estas boquillas, las placas se calientan, habitualmente acoplándolas eléctricamente a una fuente de alta tensión, tal como un transformador. A medida que las corrientes de vidrio fundido salen de las boquillas, son mecánicamente estiradas para formar fibras continuas que se enrollan sobre mandriles o porta-bobinas o se cortan para su posterior procesamiento o utilización. En las patentes de EE.UU. núm. 5.709.727 de Bobba y 3.920.430 de Carey transferidas legalmente, puede encontrase una descripción detallada del aparato y la metodología utilizados.

Para mejorar la producción y eficacia de la operación completa de formación de las fibras, es por supuesto deseable maximizar el número de fibras creadas por la placa de boquillas. Para hacer esto, en teoría una placa de boquillas puede hacerse infinitamente grande en tanto en anchura como en longitud. Sin embargo, surgen problemas bien conocidos, especialmente cuando el ancho de la placa de boquillas se incrementa significativamente en relación a su longitud.

Quizá el problema más relevante que resulta del aumento de las dimensiones de la placa de boquillas, y en particular de la anchura, hasta el grado necesario para efectuar un incremento significativo de la producción de fibras, es una marcada reducción de la vida útil. La placa de boquillas es normalmente rectangular en una vista en planta, con sus cuatro bordes laterales soldados directamente en el lado opuesto y las paredes de los extremos del cuerpo de hilera rectangular. Cuando se incrementa el ancho de la placa de boquillas en relación a su longitud, la placa actúa esencialmente como una viga simple soportada en los lados y los extremos, sin soporte directo en el "medio" (es decir, la parte más alejada de las paredes laterales y de los extremos del cuerpo de hilera correspondiente). Las significativas tensiones de flexión que actúan sobre la placa de boquillas a resultas del contacto prolongado con el material fundido pesado a lo largo del tiempo dan como resultado el combado debido a la deformación plástica o reacción elástica dependiente del tiempo. Este combado es nocivo inicialmente ya que produce una distribución térmica no uniforme y la concomitante producción de fibras que tienen diámetros substancialmente diferentes a lo largo de la placa de boquillas. Esto es, las temperaturas extremas provocan que algunas boquillas de la hilera estén demasiado frías para atenuar las fibras y que otras estén lo suficientemente calientes como para provocar una inestabilidad de la formación. Ambos casos provocan la ruptura de las fibras y una pérdida en la eficacia de conversión.

Por consiguiente, es deseable la reducción del ancho de la placa para reducir los efectos de la reacción elástica e incrementar la vida útil. Sin embargo, la contrapartida es una indeseable reducción de la producción y un aumento concomitante en el coste cuando se utiliza solamente una placa de boquillas simple de poca anchura. También, después de un uso prolongado, incluso una placa de boquillas simple de poca anchura sufre eventualmente de la reacción elástica inducida por el combado, de una producción no uniforme de fibras y de mayores tasas de ruptura de fibras.

En un esfuerzo para incrementar la vida útil de una placa de boquillas de una hilera, para superar este problema y algunos otros, el presente cesionario ha empleado en el pasado miembros de refuerzo de platino o de aleaciones de platino, denominados "cartelas". Estas cartelas habitualmente se extienden en sentido transversal a través de la superficie superior de la placa de boquillas (esto es, entre las paredes laterales del cuerpo de la hilera) a intervalos separados y típicamente tienen una sección de corte que se corresponde en su forma con una "T" o una "L" invertida (consulte también el documento US 3 979 195 A). Durante su uso, la "pata" formada por el alma de cada cartela se fija directamente en la superficie superior de la placa de boquillas, por ejemplo mediante soldadura láser o de tungsteno - gas inerte (TIG).

Mientras estas cartelas sirven para aumentar la vida útil de la placa de boquillas, incluso en el caso de que sean de poca anchura, el grado de beneficio obtenido está medida limitado en cierta. En particular, las cartelas que tienen secciones de corte en forma de T o en forma de L invertida también son susceptibles de combarse debido a las tensiones de flexión y a la reacción elástica al igual que la placa de boquillas subyacente. Esto es así porque la cartela, aunque proporciona alguna potencia de refuerzo, también se comporta como una viga simple y así experimenta una flexión máxima en el punto medio del vano tal como una placa de boquillas no soportada. En otras palabras, a pesar del refuerzo, la tensión máxima o pico y por lo tanto, el combado máximo o pico, se produce aun en el medio de la placa de boquillas alejado de las paredes laterales y de los extremos. Consecuentemente, se identifica la necesidad de una forma mejorada de reforzar las placas de boquillas, incluyendo los diseños de hileras existentes (con o sin cartelas) con vistas a aumentar adicionalmente su vida útil.

Resumen de la invención

De acuerdo con un primer aspecto de la invención se suministra un miembro de refuerzo alargado para un conjunto de hilera que tiene una estructura similar a una placa que incluye una pluralidad de orificios para formar fibras a partir de un material fluido. El miembro comprende un cuerpo alargado que incluye una primera parte para sujetarse en la estructura y una segunda parte que tiene, en la dirección longitudinal del cuerpo alargado, un perfil con una altura variable que incluye al menos un vértice. El perfil de altura variable y el vértice o vértices del cuerpo ayudan a reforzar la estructura en forma de placa para contrarrestar el combado y aumentan su vida útil sin la utilización indebida de aleaciones.

En una realización, el miembro de refuerzo comprende una pieza simple de material, con el cuerpo incluyendo una primera y una segunda parte que tienen una sección de corte en forma de L invertida, en forma de T o en forma de F. El perfil de la segunda parte del cuerpo puede ser un perfil en forma de V invertida, en forma de W invertida o arqueado. Preferiblemente, el cuerpo tiene una longitud que incluye un punto medio, con el vértice o vértices situados substancialmente en el punto medio. El punto medio también puede ser el punto medio entre las paredes laterales o los puntos de soporte externos del conjunto de hilera al que se fijan un primer y un segundo extremo del cuerpo.

En otras realizaciones, el cuerpo comprende un primer miembro que define la primera parte para sujetarse en la estructura y un segundo miembro acoplado con el primer miembro, que define la segunda parte y que tiene el perfil de altura variable con el vértice o vértices. El primer miembro puede tener una sección de corte en forma de T o en forma de L invertida. Así mismo, el segundo miembro puede tener una sección de corte en forma de T o en forma de L invertida, y puede estar formado a partir de uno o más componentes. Adicionalmente, la segunda parte puede tener un perfil arqueado, un perfil en forma de V invertida o un perfil en forma de W invertida, cada uno de los cuales incluye al menos un vértice. Preferiblemente, el segundo miembro incluye un alma que tiene un extremo que está soldado directamente en una superficie superior del primer miembro, y opcionalmente puede tener un perfil que define dos o más vértices. En cualquiera de las realizaciones, bien la primera o bien la segunda parte del cuerpo puede incluir una pluralidad de aberturas estratégicamente situadas. Estas aberturas sirven para reducir la cantidad de material necesario para fabricar el miembro de refuerzo sin comprometer su resistencia.

De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, se presenta un conjunto de hilera para su uso en la formación de una pluralidad de fibras a partir de un material fundido a una elevada temperatura. El conjunto comprende una estructura que tiene una pluralidad de orificios a través de los cuales pasa el material fluido para formar las fibras y al menos un miembro alargado de refuerzo. Este miembro comprende una primera parte para sujetarse en la estructura y una segunda parte que tiene, en la dirección longitudinal de la parte alargada, un perfil con una altura variable que incluye al menos un vértice. La altura variable del miembro de refuerzo que incluye el vértice o vértices es tal que mejora la capacidad de la estructura para soportar el combado y que aumenta su vida útil mientras minimiza la cantidad de metal precioso utilizado para el refuerzo.

La estructura de formación de las fibras es típicamente similar a una placa, con diferentes dimensiones de anchura y longitud para conseguir una forma rectangular. En una realización, el miembro o miembros de refuerzo se extienden a lo largo de la anchura de de la placa y, preferiblemente, una pluralidad de miembros de refuerzo separados e independientes se extiende en sentido transversal a los largo de la estructura en forma de placa. La estructura de formación de las fibras tiene también una superficie superior (el material de vidrio fundido está en contacto con esta superficie) en la que puede soldarse la primera parte de cada miembro de refuerzo. Cada miembro de refuerzo puede fabricarse bien a partir de una pieza simple de material o bien a partir de al menos dos piezas de material fijadas entre sí, por ejemplo mediante soldadura. La segunda parte de miembro de refuerzo puede sujetarse en al menos una cartela sobre la estructura.

De acuerdo con un tercer aspecto de la invención, se presenta un procedimiento para reforzar una estructura capaz de formar fibras a partir de un material fluido suministrado a una hilera. El procedimiento comprende la fijación de al menos un miembro de refuerzo alargado en la estructura, comprendiendo dicho miembro de refuerzo una primera parte para su fijación en la estructura y una segunda parte que tiene, en la dirección longitudinal del miembro de refuerzo, un perfil con una altura variable que incluye al menos un vértice. La altura variable del miembro de refuerzo que incluye el vértice o vértices es tal que se mejora la resistencia a las tensiones de flexión de la estructura y que se alarga su vida útil mientras se minimiza la cantidad del metal precioso utilizado para el refuerzo.

En una realización, el paso de fijación comprende la fijación en la estructura de una pluralidad de miembros de refuerzo independientes en una relación separada. El miembro de refuerzo puede comprender un primer miembro que define la primera parte y un segundo miembro que define la segunda parte, en cuyo caso el paso de fijación comprende la fijación en la estructura del primer miembro y la fijación del segundo miembro en el primer miembro. La estructura de formación de fibras puede comprender además una placa de boquillas que incluya al menos una cartela existente, en cuyo caso dicho procedimiento incluye además la unión a la cartela de la segunda parte del miembro de refuerzo. Así la segunda parte del miembro de refuerzo ayuda a prevenir que tanto la cartela como la placa de boquillas se comben como resultado tanto de las tensiones de flexión como de la reacción elástica.

De acuerdo con una realización adicional preferida de la invención, se suministra un miembro de refuerzo alargado para su uso en un conjunto de hilera para formar fibras a partir de un material fluido a una temperatura elevada. El conjunto de hilera incluye una placa de boquillas de hilera que tiene una superficie superior y una pluralidad de orificios de formación de fibras estratégicamente situados. El miembro de refuerzo comprende un cuerpo alargado que tiene una parte inferior que incluye un alma para sujetarse en la superficie superior de la placa de boquillas de la hilera y una parte superior integralmente formada con la parte inferior. La parte superior tiene, en la dirección longitudinal del la parte del cuerpo alargado, un perfil conformado para soportar tanto la tensión de flexión parcialmente creada por el peso del material como una reacción elástica parcialmente creada por la elevada temperatura del material a lo largo del tiempo en combinación con la tensión de flexión, y que incluye al menos un vértice. El perfil de altura variable del cuerpo que incluye al menos un vértice es tal que mejora la resistencia al combado de la placa de boquillas de la hilera aumentando así substancialmente su vida útil mientras minimiza la cantidad de metal precioso utilizado para el refuerzo.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 ilustra esquemáticamente un ejemplo de la disposición de la técnica anterior para reforzar una placa de boquillas para formar fibras a partir de un material fluido a una temperatura elevada, tal como vidrio, usando una pluralidad de cartelas en forma de T que tienen una superficie superior substancialmente plana que crea un perfil rectangular.

La figura 2 demuestra la forma en la cual las cartelas en forma de T de la figura 1 se doblan o se comban a lo largo del tiempo, primariamente como resultado de la reacción elástica inducida por las tensiones de flexión creadas por el contacto prolongado con el vidrio a temperatura elevada durante el proceso de formación de las fibras.

La figura 3a es una vista en perspectiva que muestra un par de miembros de refuerzo que incluyen una primera parte para su sujeción en la placa de boquillas y una segunda parte superior que incluye un perfil que tiene una altura variable con un vértice situado en el punto medio entre las paredes laterales, donde el miembro de refuerzo reduce la incidencia del combado inducido por la reacción elástica y aumenta la vida útil de la placa de boquillas.

La figura 3b es una vista en perspectiva que muestra una realización alternativa de un par de miembros de refuerzo mejorados para reducir la incidencia del combado inducido por la reacción elástica y que aumentan la vida útil de la placa de boquillas, con el vértice situado en un punto diferente del punto medio tomado a través de la longitud del cuerpo del miembro de refuerzo.

La figura 4a es una vista en alzada, en sección de corte parcial, parcialmente cortada, tomada desde un extremo de los miembros de refuerzo de cualquiera de las figuras 3a ó 3b.

La figura 4b es una vista en sección de corte completa, parcialmente cortada, del miembro de refuerzo de la figura 4a, tomada en su vértice.

La figura 5a es una realización del miembro de refuerzo formado por al menos una pieza de material y que además incluye una pluralidad de aberturas estratégicamente situadas para reducir la cantidad de material empleado en la formación del miembro de refuerzo sin comprometer significativamente su resistencia.

La figura 5b es una vista tomada a lo largo de la línea 5b-5b.

La figura 6a es una vista de costado, parcialmente en sección de corte, parcialmente cortada, de una realización en la que el miembro de refuerzo incluye una parte inferior que tiene una sección de corte en forma de L.

La figura 6b es una vista en sección de corte completa, parcialmente cortada, de una realización en la que el miembro de refuerzo comprende miembros primero y segundo separados fijados entre sí, por ejemplo mediante soldadura, teniendo cada miembro una sección de corte en forma de L.

La figura 7a es una vista del extremo en sección transversal completa, parcialmente cortada de una realización en la que el miembro de refuerzo incluye un cuerpo que tiene una primera parte o parte inferior que tiene una sección de corte en forma de T y una segunda parte o parte superior que tiene una altura variable que incluye un vértice, estando fabricado el cuerpo a partir de una única pieza de material, por ejemplo mediante estampado, forjado o procedimientos similares.

La figura 7b es una vista del extremo en sección transversal completa, parcialmente cortada de una realización en la que el miembro de refuerzo tiene una sección de corte en forma de L y que tiene una altura variable que incluye un vértice, estando fabricado el cuerpo a partir de una única pieza de material, por ejemplo mediante estampado, forjado o procedimientos similares.

La figura 8 es una vista en alzada lateral, parcialmente cortada, de una parte de un cuerpo de hilera que incluye una placa de boquillas con un miembro de refuerzo que comprende un cuerpo con un perfil arqueado que tiene una altura variable y un único vértice.

La figura 9 es una vista similar a la de la figura 8, pero con la segunda parte del cuerpo del miembro de refuerzo con una altura que aumenta substancialmente de forma lineal desde cada uno de sus extremos para crear un perfil en forma de V invertida.

La figura 10 es una vista similar a las de las figuras 8 y 9, pero con la segunda parte del cuerpo del miembro de refuerzo que incluye dos vértices para crear un perfil en forma de W invertida para una hilera de placa de dos boquillas.

Descripción detallada y realizaciones preferidas de la invención

Primero se hace referencia a la figura 1, que es una ilustración esquemática de una parte de una estructura de formación de fibras de la técnica anterior en la que las cartelas G_{1}, G_{2} están unidas a la superficie superior S_{u} de una placa T de boquillas (mostrada en líneas discontinuas). La placa T de boquillas está hecha de platino, de cualquiera de sus aleaciones o de un material similar, e incluye aproximadamente entre 10 y 100 pequeñas boquillas u orificios O a través de los cuales pasa material fundido, por ejemplo vidrio, (consulte, por ejemplo, las figuras 4a y 4b).

El material fundido se pone en contacto con la superficie superior S_{u} de la placa T de boquillas antes de pasar a través de los orificios O para ser convertido en fibras. Las cartelas G_{1}, G_{2} están hechas de platino, de cualquiera de sus aleaciones o de un material similar. Tal como se conoce en la técnica, típicamente se suministra corriente eléctrica a la placa T de boquillas desde una fuente de energía, tal como un transformador para crear calentamiento resistivo. Este calentamiento ayuda a mantener el vidrio u otro material en un estado fundido a medida que pasa a través de los orificios o boquillas O de la placa T. Según se observó anteriormente, una descripción más detallada del proceso completo se encuentra en las patentes 5.709.727 de Bobba y 3.920.430 de Carey transferidas legalmente incorporadas aquí por referencia.

La placa T de boquillas está soportada por un cuerpo de hilera (no mostrado) que tiene paredes laterales y paredes de extremo. Juntas, las paredes laterales y de los extremos sirven como estructura para sujetar o soportar la placa T de boquillas.

A lo largo del tiempo, las tensiones de flexión creadas por la gravedad, la tensión de las fibra y el peso del vidrio fundido y la elevada temperatura concomitante provoca que la placa T de boquillas se combe, inicialmente en la parte "media" (esto es, la parte situada más lejos de las paredes laterales y de extremo del cuerpo de hilera correspondiente). Es bien conocido que este combado reduce la efectividad de la placa T de boquillas, ya que da como resultado una distribución térmica no uniforme y, por lo tanto, la creación de fibras de diámetros no uniformes debido a la desigual transferencia de calor en las aletas de refrigeración. La producción de fibras de diámetros no uniformes no es deseable y es habitualmente el principal factor que hace necesario la retirada de la placa T de boquillas y su sustitución con una nueva placa readaptada.

Aunque inicialmente las cartelas G_{1}, G_{2} en forma de T son capaces de soportar las tensiones de flexión, la reacción elástica provoca una deformación que depende del tiempo que produce una deflexión. Ya que las cartelas G_{1}, G_{2} en forma de T son simples vigas prismáticas, esto es, de sección constante, la deflexión máxima debe producirse en el punto medio del vano bajo carga uniforme. Por lo tanto, según se muestra en la figura 2, las cartelas G_{1}, G_{2} se doblan o se comban eventualmente junto la placa T de boquillas (observe el número de referencia S que designa el combado en la dirección vertical mostrado con propósitos ilustrativos).

En un esfuerzo para combatir este combado, la presente invención incluye un miembro 10 de refuerzo mejorado, que puede bien ser utilizado en lugar de las cartelas convencionales o bien puede formarse fijando o uniendo un miembro de refuerzo separado a las cartelas convencionales. Cada una de las figuras 3a y 3b ilustra una placa T de boquillas en silueta incluyendo una pluralidad de miembros 10a, 10b de refuerzo separados que caen dentro de la última categoría y que están construidos de acuerdo con una posible realización del presente invención. Aunque solamente se muestran dos miembros 10a, 10b de refuerzo, debe apreciarse que pueden disponerse más o menos, dependiendo de las dimensiones de la placa T de boquillas y de otros aspectos de la aplicación en particular.

Específicamente, tal como se observa quizá mejor en las figuras 4a y 4b junto con la figura 3a, cada uno de la pluralidad de miembros 10a, 10b de refuerzo incluye un cuerpo que tiene una primera parte inferior 12. Tal como se desprende del anterior análisis, esta parte12 puede comprender una cartela convencional ya acoplada a la placa T de boquillas, o puede formar parte (esto es, la parte inferior) de un miembro 10 de refuerzo completo no acoplado que está diseñado para fijarse directamente en la superficie superior plana de la placa T de boquillas en diferentes posiciones estratégicas.

La parte inferior 12 en la realización ilustrada tiene una sección de corte en forma de T que incluye: (1) un alma 14 relativamente fina que tiene un extremo inferior, a lo largo de la cual se forma la soldadura W u otro tipo de unión, tal como una junta mecánica, que fija el miembro 10a ó 10b de refuerzo en la placa T de boquillas entre filas adyacentes de orificios; y (2) un miembro transversal 16 en el extremo opuesto del alma que crea una superficie substancialmente plana y que define al menos una, y preferiblemente un par de pestañas opuestas 18a y 18b. Alternativamente, la parte inferior 12 puede formarse a partir de una única pieza de material en forma de T fabricado utilizando técnicas de estampación, extrusión, forja u otras, pero esto puede incrementar el coste. En el momento actual, la manera menos cara, y por lo tanto preferida, para formar el miembro 10a ó 10b de refuerzo es fijar el miembro transversal 16 directamente en el alma 14, por ejemplo mediante soldadura láser o TIG (observe las soldaduras W en la realización mostrada en las figuras 4a y 4b). La parte inferior 12 está preferiblemente hecha de platino, de sus aleaciones o de un material similar.

Los miembros 10a, 10b de refuerzo incluyen además una parte superior 10, que tiene también una sección de corte en forma de T que incluye un alma 22 y un miembro transversal 24. Este miembro transversal 24 crea así al menos una, y preferiblemente un par de pestañas opuestas 26a, 26b que definen la superficie superior US (consulte la figura 4a). Al igual que con la parte inferior 12, estas pestañas 26a, 26b pueden crearse usando una pieza separada de material soldada o unida de otra forma al extremo superior del alma 22. Sin embargo, también es posible el uso de una única pieza de material para formar la parte superior 20, tal como una construida utilizando técnicas conocidas de estampación o forja. En esta realización en particular, y quizás tal como se muestra mejor en la figura 4a, el extremo inferior del alma 22 de la parte superior 20 puede unirse con la superficie superior del miembro transversal 16 de la parte inferior 12, por ejemplo mediante soldadura o cualquier otro medio, para formar una unión segura permanente o semipermanente. La parte superior 20 se forma preferiblemente del mismo material utilizado para formar la parte inferior 12, dichos materiales se presentaron anteriormente.

La parte superior 20 de cada miembro 10a ó 10b de refuerzo incluye un perfil con una altura variable que forma al menos un vértice A. Así, en la realización de la figura 3a, la pendiente o altura del extremo superior 22a del alma 22 aumenta linealmente desde cada extremo del miembro 10a ó 10b de refuerzo, de manera que el vértice A se sitúe substancialmente en el un punto medio M a lo largo de su longitud (que también puede coincidir con el punto medio entre las paredes laterales del cuerpo de hilera (no mostrado, pero consulte, por ejemplo, las figuras 8-10)). Además, el alma 22, en la realización ilustrada, tiene partes laterales 22b y 22c de forma triangular, consulte las figuras 3a y 4b. El miembro (o miembros) transversal 24 también ayuda en la definición de este perfil.

El resultado final de esta disposición es que, en términos de susceptibilidad a la tensión de flexión y a la reacción elástica, la resistencia máxima o pico frente al combado se suministra teóricamente en el punto medio M, que es la posición precisa en la que el combado es típicamente mayor. También, en esta realización particular, el peso añadido se mantiene en el mínimo mientras que aun se suministra el grado deseado de refuerzo proporcionando a la parte superior 20 una sección de corte en forma de T, en oposición a la utilización simple de un bloque de material sólido. Formando también cada miembro 10a ó 10b de refuerzo a partir de piezas separadas de material, secuencialmente soldadas entre sí, puede minimizarse el coste total necesario para la implementación de esta disposición. Este modo de construcción también puede permitir que los miembros 10a ó 10b de refuerzo sean fácilmente readaptados sobre una placa T de boquillas ya en servicio que tenga las cartelas existentes (en cuyo caso solamente en necesario suministrar la parte superior 20 de la realización mostrada en las figuras 3a, 4a y 4b).

En la realización de la figura 3b, el perfil de la parte superior 20, que incluye el miembro o miembros transversales 24, varía en altura e incluye al menos un vértice. Sin embargo, el alma 22 es asimétrica, teniendo cada lado una pendiente diferente. Como resultado, el vértice A no cae en el punto medio M (observe las líneas verticales punteadas) entre los extremos de la parte inferior 12 del miembro 10a, 10b de refuerzo (o entre las paredes laterales del cuerpo de la hilera, en el caso en el que los extremos de la parte inferior 12 de los miembros de refuerzo sean coextensivos con las mismas). Esta disposición, o cualquiera de sus variaciones, puede ser útil en situaciones especiales en las que la posición de la tensión máxima de flexión a través de la placa T de boquillas no está necesariamente en el punto medio M o cuando otros criterios de diseño descarten la colocación del vértice en el punto medio. En estas situaciones, la posición aproximada para la colocación del vértice A puede determinarse empíricamente o predecirse utilizando técnicas analíticas bien conocidas u otras técnicas de modelado, tales como el análisis de elementos finitos.

La figura 5a es una vista en alzada lateral y la figura 5b es una vista en sección de corte de otra realización de un miembro 110 de refuerzo. En esta realización, las partes inferior y superior 112, 120 están definidas por una pieza única de material que tiene una sección de corte en forma de T, pero pueden definirse mediante dos piezas separadas de material. Más específicamente, la parte inferior 112 está definida por una parte inferior 114a de un alma simple 114 verticalmente orientada. El extremo más inferior de esta alma 114 se une a la superficie de la placa T de boquillas, por ejemplo mediante soldadura, entre filas adyacentes de orificios O que se extienden a lo largo de su anchura.

La parte superior 120 del miembro 110 de refuerzo incluye una parte superior 114b de alma 114, así como al menos un miembro transversal 124 unido a su extremo superior. El miembro transversal 124 define al menos una, y preferiblemente un par de pestañas opuestas 126a, 126b. Como con las realizaciones anteriormente descritas, las pestañas 126a, 126b pueden unirse de forma separada, por ejemplo mediante soldadura u otra unión permanente o semipermanente (consulte la figura 5a). La parte superior 120 del miembro 110 de refuerzo, que incluye el miembro o miembros transversales 124 y la parte superior 114b del alma, también tienen una altura variable cuando se mira a través de su perfil para determinar al menos un vértice A. Como con la realización de la figura 3a, el vértice A se muestra situado substancialmente en el punto medio M entre los extremos del miembro 110 de refuerzo. Situando el vértice A en esta posición, que es típicamente donde se crea la máxima tensión de flexión, se mejora gratamente la capacidad de la parte correspondiente de la placa T de boquillas para soportar el combado, lo que a su vez aumenta la vida útil. Tal como se observó anteriormente, debe apreciarse que la realización mostrada en la figura 5a también puede construirse de forma que el vértice A (o los múltiples vértices; consulte, por ejemplo la figura 10) no coincida con el punto medio M. Esta disposición puede ser útil en los casos en los que la tensión o el combado máximo puede que no esté en el punto medio M o cuando otros criterios de diseño excluyan la colocación del vértice en el punto medio del vano.

La figura 5a también demuestra la manera en la cual las aperturas o aberturas 130 pueden disponerse en el miembro 110 de refuerzo, al igual que en el alma 124. Estas aperturas o aberturas 130 reducen la cantidad total de material necesario durante la fabricación y reducen de esta forma el coste y la contribución de peso de cada miembro 110 de refuerzo. Sin embargo, las aberturas 130 tienen un tamaño y están estratégicamente situadas de manera que no exista una reducción significativa en la resistencia a las tensiones de flexión o al combado. En el ejemplo mostrado, se disponen tres aberturas 130, pero pueden disponerse más o menos. También, mientras que para propósitos ilustrativos se muestran aberturas circulares 130, debe apreciarse que puede usarse cualquier forma, ya que el resultado es que el refuerzo en la resistencia suministrada a la placa T de boquillas no está comprometido. Más aun, aunque las aberturas 130 se muestran en la realización de la figura 5a, debe apreciarse que cualquiera de las otras realizaciones pueden beneficiarse de su presencia, bien en la parte superior (consulte, por ejemplo la figura 9), bien en la parte inferior (no se muestra) o bien en ambas partes del miembro (no se muestra) de refuerzo.

Se cree que el miembro 110 de refuerzo ilustrado en la figura 5 suministra una resistencia óptima con un mínimo peso de metal.

En la vista en alzada lateral, parcialmente en sección de corte, parcialmente cortada de la figura 6a se representa otra realización. En esta realización, el miembro 210 de refuerzo tiene una parte inferior 212 que tiene una sección de corte en la forma de "L" invertida. El extremo inferior del alma 214 de la "L" se fija en la superficie de la placa T de boquillas entre filas adyacentes de orificios, por ejemplo mediante soldadura (observe las soldaduras W). La parte superior 220 del miembro 210 de refuerzo tiene también una sección de corte en forma de L, tal como puede entenderse quizá mejor con referencia a la vista en sección de corte de la figura 6b. Así, también incluye un alma 222 que se fija al miembro transversal 216 de la parte inferior 212, por ejemplo mediante soldadura, para proporcionar al miembro 210 de refuerzo resultante una sección de corte en forma de F. Este miembro 210 de refuerzo se forma así integralmente con la placa T de boquillas soldando el miembro en forma de L que forma la parte inferior 212 con la placa T de boquillas, bien antes o bien después de que el miembro en forma de L, que forma la parte superior 220, haya sido soldado en la parte inferior 212. Sin embargo, tal como se observó anteriormente, por supuesto es posible, aunque más caro, crear el miembro 210 de refuerzo completo a partir de una única pieza de material que tenga una sección de corte en forma de F, que luego se suelda directamente en la placa T de boquillas.

Aunque no se ilustra específicamente, debe apreciarse que para reducir los efectos del combado y aumentar la vida útil de la placa T de boquillas, la parte superior 220 del miembro 210 de refuerzo tiene una altura variable cuando se mira a través de su perfil, y de esta manera define al menos un vértice. Es más, en una realización del miembro 210 de refuerzo en la que la altura se incrementa linealmente desde los lados hasta el punto medio, la vista en alzada lateral real desde el lado derecho de la figura 6b sería idéntica a la que se obtiene mirando desde el lado izquierdo o derecho de la figura 3a, con el ojo del observador en o cerca del plano del horizonte definido por la placa T de boquillas. La vista desde el lado opuesto o lado de la derecha de la figura 6b podría ser similar a la vista de la figura 5a, pero sin la pestaña 126a o 126b mostrada a lo largo de la parte superior del miembro de refuerzo y con un reborde parcial o de longitud completa presente donde el alma 222 de la parte superior 220 está soldada directamente en la superficie superior del miembro transversal 216 de la parte inferior 212.

En la figura 7a se muestra otra realización aun posible. En esta realización el miembro completo 310 de refuerzo, incluyendo las partes superior e inferior 312, 320, está fabricado a partir de una única pieza de material, similar a la de la versión de la realización mostrada en la figura 5a. Sin embargo, además de las pestañas 326a, 326b, el miembro 310 incluye también pestañas integrales 318a, 318b que añaden resistencia y ayudan adicionalmente a soportar el combado. Mientras esta realización utiliza más material y es de esta forma algo más pesada que la mostrada en la figura 5a (y también es de fabricación más cara utilizando las técnicas de estampación o forja actuales), también reduce la cantidad de soldadura necesaria en comparación con la realización de la figura 3a, ya que solamente se necesitan soldaduras en la interconexión entre el extremo inferior del alma 314 y la superficie de la placa T de boquillas. También, puede encontrar utilidad en situaciones en las que la placa T de boquillas es excesivamente ancha, o en otras en las que se necesita un refuerzo más substancial.

En la figura 7b se muestra una realización similar de un miembro 310 de refuerzo formado a partir de una única pieza de material que tiene una sección de corte en forma de L. Este miembro 310 de refuerzo también tiene un perfil de altura variable con un vértice (no mostrado). Cuando se mira desde el lado derecho de la figura 7b, la vista es similar a la de la figura 5a (posiblemente sin las aberturas opcionales 130).

Hasta este punto, los miembros 10, 110, 210, 310 de refuerzo se han mostrado y descrito para su uso sobre una placa T de boquillas simple, substancialmente plana que se extiende entre un par de paredes laterales en un cuerpo de hilera (no mostrado). Sin embargo, también es posible utilizar los miembros 10, 110, 210, 310 de refuerzo en situaciones en las que se dispone una hilera de "doble fondo". Esto se ilustra en las figuras 8-10, mostrando solamente una mitad de cada hilera de "doble fondo" en las figuras 8 y 9 (observe la línea central L) y mostrando una hilera de "doble fondo" completa en la figura 10.

En la primera realización, el miembro 410 de refuerzo tiene una parte superior 420 similar a las otras descritas anteriormente. La diferencia es que en vez de un vértice A formado por el incremento lineal de la altura desde extremos separados, la altura varía de forma no lineal desde cada lado, de manera que se crea un perfil arqueado. Preferiblemente, al igual que con las otras realizaciones, el vértice A se sitúa substancialmente en el punto medio M entre los extremos del miembro 410 de refuerzo para suministrar una resistencia óptima a las tensiones de flexión y, por lo tanto, a la deformación plástica (reacción elástica) inducida a lo largo del tiempo, En esta realización, el vértice A no coincide con el punto medio entre las paredes laterales (solamente se muestra una pared lateral S_{1} en la figura 8, que puede caer en o cerca de la línea central L.

También debe apreciarse que la realización de la figura 8 puede formarse de manera similar a la de la figura 3a, con la parte superior 420, que tiene un perfil arqueado, soldada o unida de forma separada a una superficie superior definida por el miembro transversal 410 creando pestañas opuestas 418a ó 418b (solamente se muestra una en la figura 8). La parte inferior 412 se fija a su vez en la superficie de la placa T de boquillas entre filas adyacentes de orificios O y posiblemente podría tomar la forma de una cartela G existente, con la parte superior 420 sirviendo meramente como miembro complementario de refuerzo. Las vistas tanto en alzada lateral como en sección de corte de esta realización son substancialmente iguales a las de las figuras 4a y 4b, pero también podrían ser similares a las de las figuras
6a y 6b.

Alternativamente, el miembro 410 de refuerzo con la parte superior 420, que tiene el perfil arqueado, puede fabricarse a partir de una única pieza de material. Otra alternativa más es formar la parte vertical o alma 422 a partir de una única pieza de material y unir luego separadamente el miembro transversal curvado 424, por ejemplo mediante soldadura. En cualquiera de los casos, las partes tanto superior como inferior 412, 420 pueden tener secciones de corte en forma de T o en forma de L (preferiblemente teniendo ambas la misma forma de sección de corte). También, aunque no se muestra en la figura 8, debería apreciarse que cualquier parte puede incluir aperturas o aberturas de reducción del peso.

Aun con referencia a la figura 8, debe observarse además que en la realización ilustrada, la parte superior 420 se detiene a poca distancia de la pared lateral S_{1} al igual que el miembro transversal 416 que define las pestañas 418a o 418b (solamente se muestra una). La separación así creada permite que el soldador tenga acceso a la pared lateral S_{1} de manera que pueda efectuarse una soldadura a lo largo del extremo correspondiente del alma 414. Esta separación es particularmente útil en el caso en el que se disponga un pluralidad de miembros de refuerzo con una separación muy estrecha (no se muestra).

La realización mostrada en la figura 9 incluye una combinación de características tomadas de las realizaciones de las figuras 3a-4b, 5a y 9. La parte superior 520 del miembro 510 de refuerzo tiene un perfil en forma de V invertida con un vértice A y se forma a partir de un trozo separado de material que se suelda o se fija de cualquier otra forma en el miembro transversal 516 de la parte inferior 512 (ambos pueden tener una sección de corte en forma de T o en forma de L). También se dispone una pluralidad de pequeñas aberturas 530 estratégicamente situadas en la parte superior 520, que como se observó anteriormente disminuyen el peso del miembro 210 de refuerzo resultante sin comprometer substancialmente su resistencia. La parte superior 520 crea también un hueco con la pared lateral S_{1}. Tal como se observó en el párrafo anterior, esto se hace opcionalmente para proporcionar acceso a la zona de interconexión entre el extremo de la parte inferior 512 y la pared lateral S_{1}.

En la realización mostrada en la figura 10, el primer punto digno de mención es que la hilera B o el conjunto de hilera de "doble fondo" completo se muestra en sección de corte, incluyendo paredes laterales S_{1}, S_{2} y la placa o placas T de boquillas. En la realización ilustrada, las placas T de boquillas están íntegramente conectadas con un canal C en forma de V invertida. Este canal C se extiende a lo largo de la longitud de la hilera B para proporcionar un soporte estructural mejorado y puede llenarse de material refractario R para crear un aislamiento contra las pérdidas de calor para un soporte refrigerado por agua (no mostrado). Como se conoce en la técnica, el material refractario R habitualmente rodea también la hilera B completa no solamente para aislarla térmicamente del entorno circundante, sino también para aislarla eléctricamente de las otras estructuras.

Hay un miembro 610 de refuerzo fijado a la superficie de cada placa T de boquillas. El miembro 610 de refuerzo incluye una parte inferior 612 que, tal como se observó anteriormente, puede estar formado por las cartelas teniendo una sección de corte en forma de T o en forma de L ya presente sobre la placa T de boquillas. La parte superior 620 de esta realización tiene un perfil que varía en altura para definir dos vértices A_{1}, A_{2} uno situado substancialmente en el punto medio de cada placa T de boquillas. De esta forma, el perfil de la parte superior 620 tiene la forma de una W invertida. La parte superior 620 puede estar formada de una única pieza de material, que incluye un alma continua 622, o puede tener uno o más miembros transversales 624 (en la figura 10 se muestran dos) que se sueldan por separado en su sitio. Alternativamente, las dos partes inferior y superior 612, 620 pueden estar formadas por una única pieza de material, definiendo junto con el miembro transversal 624 al menos una, y preferiblemente un par de pestañas opuestas. También se muestra la parte superior 620 con dos extremos que están separados de las paredes laterales S_{1}, S_{2} para permitir el acceso durante la soldadura, pero como se describió anteriormente, esto es opcional.

Las anteriores descripciones de las realizaciones de la presente invención se presentan con propósitos ilustrativos y descriptivos. Estas descripciones no tienen la intención de ser exhaustivas o de limitar la invención a la forma exacta presentada. Obviamente son posibles modificaciones o variaciones a la luz de las anteriores enseñanzas. Por ejemplo, aunque solamente se muestran un miembro de refuerzo único o un par de miembros de refuerzo en los diferentes dibujos, debe apreciarse que puede utilizarse cualquier número necesario para proporcionar el grado necesario de refuerzo/resistencia en cualquier intervalo de separación a lo largo de la placa de boquillas. También, los miembros de refuerzo, estén formados bien por un único trozo de material bien por múltiples trozos de material o bien sean añadidos a cartelas ya existentes, pueden colocarse sólo en posiciones susceptibles a las tensiones máximas de flexión, estando otras posiciones reforzadas por las cartelas convencionales o sin refuerzo. También pueden hacerse infinitas variaciones en la forma de los perfiles o en las formas de las secciones de corte de los diferentes miembros de refuerzo o de sus componentes, consiguiendo posiblemente todavía un nivel aceptable de refuerzo/resistencia. Por ejemplo, las secciones de corte en forma de T, en forma de F y en forma de L invertida crean un punto de contacto mínimo con la placa de boquillas y minimizan el peso añadido, el miembro de refuerzo podría tener también una sección de corte en forma de C, en forma de I o en forma de E así como cualquiera de sus variaciones. Las realizaciones descritas se han seleccionado para proporcionar la mejor ilustración de los principios de la invención y de su aplicación práctica haciendo así posible que cualquiera con conocimientos en la materia utilice la invención en diferentes realizaciones y con diferentes modificaciones según sea adecuado para el uso particular contemplado. La totalidad de dichas modificaciones y variaciones están dentro del ámbito de la invención según viene determinado por las reivindicaciones adjuntas cuando se interpretan de acuerdo con la amplitud con la que están justa, legal y equitativamente autorizadas.

Claims (24)

1. Un miembro de refuerzo alargado para un conjunto de hilera que tiene una estructura similar a una placa que incluye una pluralidad de orificios para formar fibras a partir de un material fluido, el miembro (10a, 10b) comprende:

un cuerpo alargado que incluye una primera parte (12) para sujetarse en la estructura (T) y una segunda parte (20) que tiene, en la dirección longitudinal del cuerpo alargado, un perfil con una altura variable que incluye al menos un vértice (A),

de manera que el perfil de altura variable y el vértice o vértices del cuerpo ayuden a reforzar la estructura contra el combado y aumenten su vida útil mientras minimizan el uso de material.

2. El miembro de refuerzo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el cuerpo comprende una única pieza de material.

3. El miembro de refuerzo de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el cuerpo que incluye la primera y la segunda parte tiene una sección de corte en forma de L invertida (310), en forma de T (312) o en forma de F (210).

4. El miembro de refuerzo de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la segunda parte del cuerpo tiene un perfil arqueado (420), un perfil en forma de V invertida (520) o un perfil en forma de W invertida (620).

5. El miembro de refuerzo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el cuerpo tiene una longitud que incluye un punto medio (M) y en el que el vértice o vértices (A) se sitúan substancialmente en el punto medio.

6. El miembro de refuerzo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el conjunto de hilera incluye paredes laterales separadas (S_{1}, S_{2}) en las cuales se fijan un primer y un segundo extremo del cuerpo, respectivamente, y en el que el vértice o vértices si sitúan entre las paredes laterales separadas.

7. El miembro de refuerzo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el cuerpo comprende:

un primer miembro que define la primera parte para sujetarse en la estructura y

un segundo miembro acoplado con el primer miembro, que define la segunda parte y que tiene el perfil de altura variable con el vértice o vértices.

8. El miembro de refuerzo de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el primer miembro tiene una sección de corte en forma de T (12) o en forma de L invertida (212).

9. El miembro de refuerzo de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el segundo miembro tiene una sección de corte en forma de T (20) o en forma de L invertida (220) y está formado a partir de uno o más componentes.

10. El miembro de refuerzo de acuerdo con la reivindicación 7, en el que la segunda parte tiene un perfil arqueado, un perfil en forma de V invertida o un perfil en forma de W invertida.

11. El miembro de refuerzo de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el segundo miembro incluye un alma (22) que tiene un extremo que está soldado directamente en una superficie superior del primer miembro.

12. El miembro de refuerzo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la segunda parte del cuerpo incluye al menos dos vértices (A_{1}, A_{2}).

13. El miembro de refuerzo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que cualquiera de las partes primera (112) o segunda (120) del cuerpo incluye una pluralidad de aberturas estratégicamente situadas, donde las aberturas (130) sirven para reducir la cantidad de material necesario para fabricar el miembro de refuerzo sin comprometer su resistencia.

14. Un conjunto de hilera para su uso en la formación de una pluralidad de fibras a partir de un material fluido a una elevada temperatura que comprende:

una estructura que tiene una pluralidad de orificios a través de los cuales pasa el material fluido para formar las fibras,

al menos un miembro de refuerzo alargado como el reivindicado en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.

15. El conjunto de hilera de acuerdo con la reivindicación 14, en el que la estructura para la formación de las fibras es similar a una placa y en el que se extiende al menos un miembro de refuerzo a lo largo de su ancho.

\newpage

16. El conjunto de hilera de acuerdo con la reivindicación 15, en el que una pluralidad de miembros de refuerzo, separados e independientes se extiende a lo largo del ancho de la estructura en forma de placa.

17. El conjunto de hilera de acuerdo con la reivindicación 16, en el que la estructura de formación de las fibras tiene una superficie superior en la cual se suelda la primera parte de cada uno de los miembros de refuerzo.

18. El conjunto de hilera de acuerdo con la reivindicación 14, en el que el miembro de refuerzo está fabricado a partir de una única pieza de material o de al menos dos piezas de material fijadas entre sí.

19. El conjunto de hilera de acuerdo con la reivindicación 14, en el que la estructura incluye al menos una cartela (G_{1}) existente y en el que la segunda parte del miembro de refuerzo está unida a la cartela.

20. Un procedimiento para reforzar una placa o una estructura similar a una placa para formar fibras a partir de un material fluido suministrado a una hilera, que comprende:

la fijación de al menos un miembro alargado (10a, 10b) de refuerzo en la estructura de formación de las fibras, comprendiendo dicho miembro de refuerzo una primera parte (12) para sujetarse en la estructura (T) y una segunda parte (20) que tiene, en la dirección longitudinal del miembro de refuerzo, un perfil con una altura variable que incluye al menos un vértice (A),

de manera que la altura variable del miembro de refuerzo que incluye el vértice o vértices mejore la resistencia de la estructura a las tensiones de flexión y aumente su vida útil a la par que minimice la utilización de metal.

21. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 20, en el que el paso de fijación comprende la fijación de una pluralidad de miembros de refuerzo independientes en la estructura de formación de las fibras en una relación separada.

22. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 20, en el que el miembro de refuerzo comprende un primer miembro que incluye la primera parte y un segundo miembro que incluye la segunda parte, y en el que el paso de fijación comprende la fijación del primer miembro en la estructura de formación de las fibras y la fijación del segundo miembro en el primer miembro.

23. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 20, en el que la estructura de formación de las fibras incluye al menos una cartela (G_{1}) existente y dicho procedimiento incluye además la sujeción en la cartela de la primera parte del miembro de refuerzo.

24. Un miembro (210) de refuerzo alargado de acuerdo con la reivindicación 1 para un conjunto de hilera para la formación de fibras a partir de un material fluido a una temperatura elevada usando una placa (T) de boquillas de hilera que tiene una superficie superior y que incluye una pluralidad de orificios (O) estratégicamente situados para la formación de fibras, que comprende:

un cuerpo alargado que tiene una parte inferior (212) que incluye un alma (222) para sujetarse en la superficie superior de la placa (T) de boquillas de la hilera y una parte superior (220) acoplada con la parte inferior (212), teniendo dicha parte superior, en la dirección longitudinal del cuerpo, un perfil de altura variable conformado para soportar tanto la tensión de flexión creada parcialmente por peso del material como la reacción elástica creada parcialmente por la elevada temperatura del material a lo largo del tiempo en combinación con la tensión de flexión, dicho perfil incluye al menos un vértice (A),

de manera que el perfil del cuerpo que incluye el vértice o vértices (A) mejore la resistencia al combado de la placa (T) de boquillas de la hilera y de esta forma aumente substancialmente su vida útil a la par que se minimiza la utilización del metal.