ES2331515T3 - Procedimiento para fabricar guarniciones para el tratamiento mecanico de material de fibra papelera acuoso. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para fabricar guarniciones (2) para el tratamiento mecánico, especialmente la molienda, de material de fibra papelera acuoso, las cuales se componen de - al menos un cuerpo de base (1, 1'''', 1'''''''') y - al menos una unidad de tratamiento que es tocada por el material fibroso al utilizar la guarnición (2) durante el funcionamiento y que presenta una pluralidad de salientes formados por elementos de tratamiento (5, 5''''), en donde se realizan los pasos siguientes consistentes en que se fabrican por separado los elementos de tratamiento (5, 5''''), se fabrica una máscara (3) que está provista de aberturas pasantes (4), cuya forma corresponde a la del pie (6) de los elementos de tratamiento (5, 5''''), se insertan los elementos de tratamiento (5, 5'''') en las aberturas (4) de la máscara (3), se unen sólidamente los elementos de tratamiento (5, 5'''') y la máscara (3) entre ellos por medio de un procedimiento de soldadura de aporte a alta temperatura y se une la máscara (3) con el cuerpo de base (1, 1'''', 1'''''''').
Description
Procedimiento para fabricar guarniciones para el
tratamiento mecánico de material de fibra papelera acuoso.
La invención se refiere a un procedimiento para
fabricar guarniciones según la reivindicación 1.
Las guarniciones fabricadas de esta manera
sirven sobre todo para la molienda de fibras papeleras, la
dispersión de impurezas en el material de fibra papelera o el
desmotado, es decir, la disolución de aglomerados de fibras
papeleras. Por tanto, se emplean en máquinas de molienda
(refinadoras), desmotadoras o dispersoras. Tales máquinas tienen al
menos un rotor y al menos un estator con superficies de forma de
disco o de forma de cono, sobre las cuales se aplican las
guarniciones, de modo que se pueden formar rendijas entre ellas.
Muchas guarniciones presentan regletas y ranuras en las superficies
de trabajo, por lo que se habla también de "guarniciones de
cuchillas". Otras guarniciones, por ejemplo como inserto en
dispersoras, tienen la forma de anillos dentados. En el documento
DE 195 23 704 A1 se muestran y describen guarniciones de
dispersoras. Es sabido que, aparte de la forma de las regletas, las
ranuras y los dientes, también el material en el que éstos consisten
tiene repercusiones sobre el tratamiento del material fibroso.
En el tratamiento mecánico con ayuda de tales
guarniciones las fibras papeleras se encuentran en forma de una
suspensión bombeable, es decir, con un contenido de materias sólida
de aproximadamente 2 a 8%, o como una materia viscosa con un
contenido de materia sólida superior a éste. Las dispersoras
trabajan en general con un contenido de materia sólida comprendido
entre 15 y 25%.
Las guarniciones están expuestas a desgaste y,
por tanto, tienen que sustituirse a intervalos determinados. Sin
embargo, el desgaste puede conducir ya también previamente a que se
modifique la acción de tratamiento. En efecto, la forma,
especialmente la forma de las aristas, y las superficies de las
guarniciones tienen una sorprendente influencia sobre el efecto del
tratamiento. Estas variaciones adolecen del inconveniente de que
desde un instante determinado ya no se puede trabajar de forma
óptima con la misma máquina.
Por tanto, es comprensible que se dedique al
desarrollo de guarniciones un considerable esfuerzo que se
manifiesta en la configuración de su forma y en la selección del
material. Se ha visto a este respecto que los materiales que son
especialmente adecuados para los elementos de tratamiento tienen
propiedades que pueden ser muy problemáticas para el empleo de los
mismos en el cuerpo de base de la guarnición. Esto afecta en
particular a materiales que son muy duros y quebradizos y que, por
tanto, no presentan la tenacidad necesaria para el cuerpo de base.
Asimismo, tales materiales son de fabricación relativamente cara y
complicada y, en comparación con materiales metálicos normales,
solamente pueden tratarse con un alto coste.
El cuerpo de base de un útil de tratamiento
establece la unión de los elementos de tratamiento con los demás
componentes, por ejemplo con los de un molino. A causa de las
grandes fuerzas que se presentan en un molino de esta clase, se
imponen altos requisitos de resistencia al cuerpo de base. Tiene que
ser posible también fijarlo al molino con seguridad, para lo cual
son necesarios, por ejemplo, tornillos fuertemente apretados. A
causa de estos requisitos, es necesario un material especialmente
resistente y tenaz.
Se conoce ya por el documento DE 196 03 548 A1
un procedimiento para fabricar guarniciones en el que éstas se
ensamblan a partir de piezas fabricadas por separado. Según esta
publicación, se puede emplear para ello un procedimiento de
soldadura de aporte a alta temperatura bajo vacío. Sin embargo,
estos procedimientos en sí perfectamente adecuados son de
realización complicada y conducen a resistencias que no siempre son
suficientes.
En el documento WO 99/37402 A1 se describe un
procedimiento para la fabricación de guarniciones de refinadoras
con el que es posible ciertamente elegir para las cuchillas un
material distinta del material para la placa de base, pero esto es
muy costoso y complicado a causa del gran número de piezas
individuales que han de ensamblarse exactamente.
Se conoce por el documento
US-A-681 270 otro procedimiento para
fabricar guarniciones de molienda. También en este caso se fabrican
primeramente por separado los listones de molienda, se insertan
éstos en una placa y se les une sólidamente con ésta por medio de
una soldadura autógena de apuntalamiento. Para realizar este
procedimiento de ensamble, los listones de molienda tienen que estar
provistas, en su lado inferior, de unas lengüetas de fijación que
se introducen a través de las aberturas de la placa, después de lo
cual dichas lengüetas sobresalen en el lado inferior de la placa
para que pueda ejecutarse a continuación el procedimiento de
soldadura autógena.
La invención se basa en el problema de diseñar
el procedimiento de fabricación de guarniciones de modo que se
simplifique sensiblemente la fabricación y, no obstante, se puedan
emplear materiales duros especialmente adecuados para elementos de
tratamientos sometidos a grandes esfuerzos.
Este problema se resuelve con las
características citadas en la reivindicación 1.
La máscara empleada para el procedimiento puede
consistir en una chapa de espesor uniforme en la que se han
practicado las aberturas mediante corte por láser. Es fácilmente
posible a este respecto que, según sea necesario, se confeccionen
aberturas diferentes para guarniciones con acción de molienda
diferente. Dado que los elementos de tratamiento se fabrican
primero por separado, es posible emplear materiales óptimos para
éstos y generar así la forma de la guarnición de una manera
relativamente sencilla. En efecto, con ayuda de la máscara existe
la posibilidad de posicionar los elementos de tratamiento de manera
precisa y segura en los sitios correctos del cuerpo de base y
mantenerlos allí durante el proceso de trabajo subsiguiente. Dado
que en general se necesita para una guarnición un mayor número de
elementos de tratamiento es pertinente realizar la inserción de los
elementos en la máscara con ayuda de un dispositivo de
funcionamiento automático. El procedimiento no sólo tiene la
ventaja de la rápida ejecutabilidad y de la buena automatizabilidad,
sino que ofrece también una resistencia muy buena, ya que los
elementos de tratamiento pueden unirse tanto con el cuerpo de base
como con la máscara. Es especialmente adecuado para ello un
procedimiento de soldadura de aporte a alta temperatura con el cual
se pueden producir al mismo tiempo, sin mayores dificultades, todas
las uniones pertenecientes a la unidad de tratamiento. Tales
procedimientos se ejecutan generalmente a temperaturas muy altas,
por ejemplo de más de 1000ºC y preferiblemente de alrededor de
1050ºC. En este caso, se emplea ventajosamente una atmósfera de gas
protector, por ejemplo argón; es imaginable también un vacío, si
bien esto es más costoso.
El contorno periférico de la máscara puede ser
algo más pequeño que el del cuerpo de base correspondiente. Se
pueden asociar también varias máscaras más pequeñas a un único
cuerpo de base segmentándola para ello en dirección periférica.
Esto simplifica la configuración tecnológica de molienda de
guarniciones de cuchillas oblicuas: Dado que las cuchillas de tales
guarniciones son paralelas una a otra en un segmento, se tiene que,
en el caso de un mayor número de segmentos por cuerpo de base, se
puede mantener más pequeña la desviación de los ángulos de las
cuchillas respecto del valor deseado. Es especialmente económico
configurar el cuerpo de base en forma de un bastidor de apoyo con
zonas portantes en las que se encuentran también los taladros para
los tornillos de fijación que se necesitan para instalarlo en el
molino. Este bastidor de apoyo puede estar constituido por láminas
de chapa colocadas una sobre otra (construcción sándwich) en las que
estén ya presente los agujeros de fijación. El sándwich, la máscara
y los elementos de tratamiento pueden soldarse uno con otro en una
sola operación.
En otros casos, la máscara puede unirse
fácilmente con el cuerpo de base, por ejemplo por medio de costuras
de soldadura autógena, antes de instalar los elementos de
tratamiento.
Se puede suprimir frecuentemente el costoso
tratamiento de las estructuras duras en los elementos de
tratamiento, ya que la precisión de las guarniciones así fabricadas
es más alta que, por ejemplo, en el caso de guarniciones
convencionales, es decir, completamente coladas.
Se explica la invención haciendo referencia a
unos dibujos. Muestran en éstos:
La figura 1, parte de una guarnición de molienda
en el procedimiento de fabricación según la invención;
La figura 2, parte de una guarnición de molienda
después de la realización del procedimiento de fabricación según la
invención;
La figura 3, una forma especial de los elementos
de tratamiento;
La figura 4, un segmento de 90º de una
guarnición de molienda para refinadoras de discos;
La figura 5, una guarnición de molienda en
sección con cuerpo de base especial;
La figura 6, parte de una refinadora de conos
provista de una guarnición de molienda;
La figura 7, parte de una guarnición de
dispersora o desmotadora fabricada según la invención, y
La figura 8, una variante de la guarnición
mostrada en la figura 7.
La figura 1 muestra una parte de un cuerpo de
base 1 que está recubierto con una máscara 3, estableciéndose aquí
la unión por medio de costuras de soldadura 7 o puntos de soldadura.
La máscara 3 está provista de un gran número de aberturas pasantes
4. En la abertura dibujada enteramente a la izquierda se ha
insertado ya aquí un elemento de tratamiento 5. Los elementos de
tratamiento 5 tienen forma de listón y pueden haberse fabricado,
por ejemplo, a partir de perfiles laminados. Tienen una superficie
constante en el sentido de la altura, es decir que esta superficie
corresponde también a la del pie 6. Las aberturas 4 y la forma del
pie 6 está ajustadas entre ellas de modo que el elemento de
tratamiento 5 pueda insertarse sin holgura en la abertura 4. Dado
que se realiza un procedimiento de soldadura de aporte a alta
temperatura, el material de soldadura puede aplicarse ya sobre las
superficies correspondientes antes de la inserción. Se pueden
aplicar ventajosamente (no mostrado aquí) depósitos de soldadura en
forma de pequeñas cavidades o ranuras en los componentes que han de
unirse.
La máscara 3 puede estar también embutida, es
decir, incrustada, en un cuerpo de base de forma
correspondiente.
La figura 2, que representa una guarnición
terminada 2 en perspectiva y en sección, muestra que la superficie
de soldadura 9 (dibujada como líneas más gruesas) une los elementos
de tratamiento 5 tanto con el cuerpo de base 1 como con la máscara
3. Dado que el esfuerzo de la guarnición durante el funcionamiento
puede ser relativamente alto, esta unión de gran superficie
constituye una ventaja especial. La superficie de soldadura 9' se
extiende aquí también sobre las superficies de contacto sobre la
máscara 3 y el cuerpo de base 1, pero esto no siempre es necesario
y aumenta el coste del tratamiento. El espesor c de la máscara 3
tiene en general un tamaño comprendido entre 2 y 10 mm. La
guarnición 2 mostrada parcialmente en la figura 2 puede entenderse,
por ejemplo, como un segmento de molienda (véase la figura 4) para
una refinadora de discos que, como es sabido, contiene un gran
número de elementos de tratamiento 5 en forma de listón. Tales
guarniciones se denominan también guarniciones de cuchillas. Están
provistas de agujeros de tornillo 10 y se atornillan sobre el rotor
o el estator de una refinadora de discos. Como es sabido, se trata
aquí de piezas de desgaste, es decir que éstas tienen que renovarse
a intervalos determinados.
La figura 3 muestra una posibilidad de
configurar especialmente la forma de los elementos de tratamiento
5', lo que se facilita por medio del procedimiento conforme a la
invención. La arista de corte situada, por ejemplo, adelante en el
rotor, considerado en la dirección de movimiento (flecha 18), tiene
en el lado superior un ángulo \alpha comprendido entre 0 y 10º
con respecto al plano paralelo a la dirección de movimiento y en el
lado delantero un ángulo \gamma comprendido también entre 0 y 10º
con respecto al plano perpendicular al plano anteriormente citado.
Esto previene el redondeamiento no deseado de la arista.
En la figura 5 se representa en sección la
estructura de una forma de realización especial de una guarnición
fabricada según la invención. Se aprecia que en el ejemplo aquí
mostrado el cuerpo de base 1'' está constituido por tres láminas de
chapa 19, 19', 19'' colocadas una sobre otra, las cuales pueden
tener todas ellas el mismo espesor (por ejemplo, 6 mm). La lámina
de chapa 19 dibujada arriba se ha unido - mediante soldadura de
aporte a alta temperatura - con una placa inferior 20 y ésta a su
vez con la máscara 3, la cual - como ya se ha descrito - había sido
provista de elementos de tratamiento 5. El cuerpo de base 1'' no es
de construcción maciza, sino que está estructurado como un bastidor
de soporte con zonas portantes en las que se encuentran también los
agujeros de tornillo 10. Entre las zonas portantes se dejan libres
unas cavidades 21 en las láminas de chapa 19, 19', 19'', lo que
ahorra peso y costes de material. La placa inferior 20 está
dimensionada de manera correspondiente a los requisitos de
resistencia (eventualmente también con el mismo espesor que las
láminas de chapa 19, 19', 19'') y puede absorber a través de las
cavidades 21 las fuerzas de presión que provienen de la molienda.
Las láminas de chapa 19, 19' y 19'' pueden soldarse en la misma
operación una con otra y con la placa inferior 20, a cuyo fin se
anclan también los elementos de tratamiento 5 en la máscara 3. La
constitución estratificada del cuerpo de base 1'' tiene
especialmente la ventaja de que se puede abaratar su fabricación y
de que éste resulta más ligero. El contorno exterior, las cavidades
21 y los agujeros de tornillo 10 se pueden obtener de manera
favorable mediante corte por láser.
Es posible también, sin mayores dificultades,
aplicar el procedimiento según la invención cuando deba fabricarse
una guarnición para una refinadora de conos. El cuerpo de base 1'
tiene entonces - como muestra la figura 6 - la forma de un tronco
de cono o de una parte del mismo. Éste puede ser provisto también de
una máscara 3 en la que han de insertarse y fijarse después los
elementos de tratamiento 5 de la manera ya descrita. En la figura 6
puede apreciarse también que las guarniciones fabricadas según el
procedimiento descrito pueden pertenecer tanto al rotor 11 como al
estator 12. Como es sabido, en la mayoría de las refinadoras el
rotor y el estator son provistos de guarniciones de cuchillas. La
suspensión 14 que se ha de moler es conducida a través de la
máquina por entre las cuchillas. El rotor 11 es accionado por el
árbol 13.
Existen también casos de aplicación en el ámbito
de la dispersión y el desmotado de material de fibra papelera en
los que se emplean guarniciones que están provistas de elementos de
tratamiento de forma de dientes sometidos a grandes esfuerzos. Aquí
también puede aplicarse el procedimiento según la invención. Así,
las figuras 7 y 8 muestran cada una de ellas un cuerpo de base 1
con una máscara sobrepuesta 3 y una pluralidad de elementos de
tratamiento ya instalados. Se representan aquí a título de ejemplo
algunas formas de diente diferentes, por ejemplo dientes cúbicos
sencillos 15 o dientes biselados 16, que sirven como elementos de
tratamiento en el sentido de la invención. Eventualmente, hay que
ponderar si se emplea un mayor número de dientes individuales de
forma sencilla y de fácil fabricación o si se deben agrupar varios
dientes en grupos de dientes 17, 17' más grandes o más pequeños y
luego se deben instalar éstos en la máscara 3. La fabricación de una
guarnición de esta clase es semejante a la ya descrita, es decir
que los pies de los elementos de tratamiento 5', o sea los dientes
o grupos de dientes, y las aberturas de la máscara 3 tienen
aproximadamente la misma forma, de modo que se puede efectuar una
instalación de los elementos de tratamiento 5'. Además, se efectúa
nuevamente la inmovilización definitiva de los elementos de
tratamiento con la máscara 3 y el cuerpo de base 1.
Como material para los elementos de tratamiento
pueden emplearse aleaciones mecánicas frágiles duras que se hayan
optimizado para el tratamiento de fibras. Estas aleaciones pueden
endurecerse también después de la soldadura de aporte a alta
temperatura o durante la misma. Por ejemplo, después de la soldadura
de aporte a alta temperatura puede realizarse el enfriamiento con
tanta rapidez que, en caso de que se empleen aceros al carbono, se
endurezcan térmicamente los elementos de tratamiento.
El cuerpo de base puede consistir en acero al
Cr-Ni relativamente tenaz. Dado que este cuerpo se
cubre con la máscara y los elementos de tratamiento hace la
suspensión de material fibroso, puede ser fabricado también a base
de acero no resistente a la corrosión, lo que reduce aún más los
costes. Otra posibilidad es el revestimiento del cuerpo de base con
material resistente a la corrosión.
La máscara puede fabricarse ventajosamente a
partir de chapa de acero al Cr-Ni relativamente
tenaz en la que se han cortado las aberturas por medio de
láser.
Claims (22)
1. Procedimiento para fabricar guarniciones (2)
para el tratamiento mecánico, especialmente la molienda, de
material de fibra papelera acuoso, las cuales se componen de
- al menos un cuerpo de base (1, 1', 1'') y
- al menos una unidad de tratamiento que es
tocada por el material fibroso al utilizar la guarnición (2) durante
el funcionamiento y que presenta una pluralidad de salientes
formados por elementos de tratamiento (5, 5'),
en donde se realizan los pasos siguientes
consistentes en que
se fabrican por separado los elementos de
tratamiento (5, 5'),
se fabrica una máscara (3) que está provista de
aberturas pasantes (4), cuya forma corresponde a la del pie (6) de
los elementos de tratamiento (5, 5'),
se insertan los elementos de tratamiento (5, 5')
en las aberturas (4) de la máscara (3),
se unen sólidamente los elementos de tratamiento
(5, 5') y la máscara (3) entre ellos por medio de un procedimiento
de soldadura de aporte a alta temperatura y
se une la máscara (3) con el cuerpo de base (1,
1', 1'').
\vskip1.000000\baselineskip
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se establecen las sólidas uniones de los
elementos de tratamiento (5, 5') con la máscara (3) por medio de un
paso del procedimiento en el que se unen también los elementos de
tratamiento (5, 5') con el cuerpo de base (1, 1', 1'').
3. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
procedimiento de soldadura de aporte a alta temperatura se realiza
a una temperatura de más de 1000ºC.
4. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque el procedimiento de soldadura de aporte
a alta temperatura se realiza bajo vacío o bajo atmósfera de gas
protector.
5. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque mediante la
operación en la que se unen entre ello los elementos de tratamiento
(5, 5') y la máscara (3) se establece al mismo tiempo una unión de
la máscara (3) y el cuerpo de base (1, 1', 1'') en las superficies
de contacto de los mismos.
6. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se fabrica
un cuerpo de base (1'') que está configurado como un bastidor de
apoyo con zonas portantes en las que pueden encontrarse unos
agujeros (10) para tornillos de fijación.
7. Procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado porque el cuerpo de base (1'') se construye a
partir de capas, especialmente láminas de chapa (19, 19', 19'')
superpuestas y unidas una con otra.
8. Procedimiento según la reivindicación 7,
caracterizado porque las capas, especialmente las láminas de
chapa (19, 19', 19''), se sueldan por aporte una con otra y porque
esto se realiza al mismo tiempo que la soldadura de aporte de los
elementos de tratamiento (5, 5') y la máscara (3).
9. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se
endurecen los elementos de tratamiento (5, 5') al enfriarlos
después de la soldadura de aporte a alta temperatura.
10. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las
superficies de los elementos de tratamiento (5, 5') tocadas por el
material fibroso al utilizar la guarnición (2) durante el
funcionamiento son sometidas a un tratamiento superficial durante la
soldadura de aporte a alta temperatura o inmediatamente después de
ésta.
11. Procedimiento según la reivindicación 10,
caracterizado porque el tratamiento superficial incrementa
la dureza y/o la resistencia al desgaste de los elementos de
tratamiento (5, 5').
12. Procedimiento según la reivindicación 10 u
11, caracterizado porque la soldadura de aporte a alta
temperatura y el tratamiento superficial se realizan en el mismo
horno.
13. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se fabrican
los elementos de tratamiento (5, 5') y el cuerpo de base (1, 1',
1'') a partir de materiales diferentes.
14. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se fabrican
el cuerpo de base (1, 1', 1'') y la máscara (3) a partir de
materiales cuyo coeficientes de dilatación térmica son iguales con
una tolerancia de \pm 10%.
15. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se fabrica
la máscara (3) a partir de una chapa y porque se practican las
aberturas (4) mediante corte por láser.
16. Procedimiento según la reivindicación 15,
caracterizado porque se elige el contorno exterior de la
chapa de modo que corresponda sustancialmente al contorno exterior
del cuerpo de base (1, 1', 1'').
17. Procedimiento según la reivindicación 15,
caracterizado porque se incrusta la máscara (3) en el cuerpo
de base (1, 1', 1'').
18. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se fabrica
la máscara (3) a partir de una aleación de acero al
Cr-Ni.
19. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los
elementos de tratamiento (5, 5') son resaltos de forma de listón
que se extienden perpendicularmente al cuerpo de base (1, 1', 1'')
y entre los cuales se encuentran unas ranuras (8).
20. Procedimiento según la reivindicación 19,
caracterizado porque la proyección de los resaltos de forma
de listón más allá de la máscara (3) está comprendida entre 2 y 20
mm.
21. Procedimiento según la reivindicación 19 ó
20, caracterizado porque la anchura de los resaltos de forma
de listón está comprendida entre 2 y 30 mm, preferiblemente entre 2
y 10 mm.
22. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 18, caracterizado porque los elementos
de tratamiento son dientes (15, 16) que se extienden
perpendicularmente al cuerpo de base (1, 1', 1'').
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