ITFI20090176A1 - "mandrino di avvolgimento per la produzione di rotoli di materiale nastriforme" - Google Patents

Description

“MANDRINO DI AVVOLGIMENTO PER LA PRODUZIONE DI ROTOLI DI MATERIALE NASTRIFORMEâ€

DESCRIZIONE

Campo Tecnico

La presente invenzione riguarda il settore delle macchine per la trasformazione della carta e per la lavorazione di materiali nastriformi, in particolare ma non esclusivamente carta tissue.

Stato della Tecnica

Nella produzione di rotoli di materiale nastriforme, in particolare ma non esclusivamente carta tissue, vengono frequentemente utilizzati mandrini di avvolgimento espansibili, sui quali vengono investite una o più anime di cartone od altro materiale leggero attorno a cui viene avvolta la quantità desiderata di materiale nastriforme per formare un log o rotolo. Questo rotolo, una volta che il mandrino di avvolgimento à ̈ stato estratto, può venire tagliato in rotolini di minore lunghezza assiale destinati al confezionamento ed alla vendita. In alcuni casi, sul mandrino vengono investite più anime assialmente allineate, per avvolgere simultaneamente una pluralità di rotoli di dimensione assiale pari alla dimensione del rotolo finito.

In WO-03/074398 Ã ̈ descritta una macchina per l'avvolgimento di materiale nastriforme su mandrini di avvolgimento del tipo sopra menzionato.

Sommario dell’Invenzione

L'invenzione prevede la realizzazione di mandrini di avvolgimento espansibili del tipo sopra descritto che risultino particolarmente efficienti ed affidabili, resistenti all'usura e atti a trattenere e bloccare in modo sicuro le anime di avvolgimento durante il processo di avvolgimento. Secondo alcune forme di realizzazione, l'invenzione propone mandrini che consentono di ridurre il peso e l'inerzia alla rotazione, che consentono di ottenere una elevata rigidezza, robustezza e resistenza all’usura, ed elevate velocità critiche.

Sostanzialmente, secondo una prima forma di realizzazione viene previsto un mandrino di avvolgimento per la produzione di rotoli di materiale nastriforme con una parete realizzata almeno in parte in fibre di carbonio, ad esempio tramite avvolgimento di fibre o filamenti continui in una matrice di resina che viene successivamente sottoposta a polimerizzazione e/o reticolazione. Organi espansibili, meccanici o pneumatici, vengono previsti lungo la parete del mandrino per bloccare torsionalmente e assialmente le anime tubolari sul mandrino.

In alcune forme di realizzazione gli organi espansibili comprendono una pluralità di elementi espansibili pneumatici, che si espandono radialmente verso l’esterno tramite immissione di un fluido in pressione, ad esempio e preferibilmente aria. Il fluido in pressione viene immesso ad esempio tramite un condotto longitudinale che si estende lungo una parte almeno della cavità interna del mandrino e che presenta una valvola ad una estremità del mandrino stesso.

In alcune forme di realizzazione preferite dell’invenzione, lungo il mandrino à ̈ disposto almeno un inserto collegato al condotto longitudinale di distribuzione del fluido in pressione, estendentesi all’interno di detta parete sostanzialmente cilindrica per almeno una parte dello sviluppo assiale del mandrino. Preferibilmente, l’inserto comprende almeno una sede per un elemento pneumatico espansibile, in collegamento di fluido con detto condotto longitudinale. Preferibilmente vengono previsti più inserti distribuiti lungo lo sviluppo assiale del mandrino. In forme di realizzazione preferite dell’invenzione ciascun inserto presenta almeno due sedi e preferibilmente tre sedi di rispettivi elementi espansibili pneumatici, sfalsati angolarmente l’uno rispetto all’altro, preferibilmente con un passo angolare costante tra una sede e l’altra.

In alcune forme di realizzazione preferite dell’invenzione, la parete sostanzialmente cilindrica del mandrino à ̈ formata da una pluralità di porzioni tubolari, in fibra di carbonio e da uno o più inserti; dette porzioni tubolari essendo tra loro collegate da detti inserti, così che la superficie esterna del mandrino à ̈ formata in parte dagli inserti, che possono essere in metallo, ad esempio un metallo leggero come alluminio o sue leghe.

In alcune forme di realizzazione preferite dell’invenzione à ̈ previsto che la superficie esterna del mandrino formato da porzioni tubolari in fibra di carbonio e da uno o più inserti, sia rivestito con un riporto metallico o ceramico di qualche decimo di millimetro (per esempio 0,3 mm). In questo modo à ̈ possibile ovviare a problemi legati all’abrasione che crea l’anima, generalmente in cartone, sulla superficie esterna del mandino. A causa della disomogeneità del materiale del madrino (fibra inserto di alluminio o altro materiale) à ̈ possibile che sia necessario ricorrere ad un riporto intermedio di un materiale che “leghi†efficacemente su entrambi i materiali del mandrino. Sull’eventuale riporto intermedio, infine, si riporta il materiale che poi sarà a sua volta rettificato. Questa soluzione permette la rettifica senza problemi di tutto il mandrino in quanto la rettifica del mandrino avviene su un materiale omogeneo. Ovviamente, il mandrino finito non avrà il riporto sulle zone espandibili (cioà ̈ sulle pareti elastiche espansibili). In pratica, in fase di costruzione del mandrino si può prevedere di porre un “tappo†su queste zone prima di riportare il materiale metallico/ceramico. Successivamente si esegue il riporto metallico/ceramico, si rettifica il mandrino e infine si leva il “tappo†ottenendo quindi un mandrino formato da porzioni tubolari in fibra di carbonio e inserti metallici, con un riporto metallico/ceramico rettificato continuo, ad eccezione delle zone espandibili.

Preferibilmente, gli inserti presentano mezzi di connessione o interfacce per collegare gli inserti alle porzioni tubolari in fibra di carbonio. In alcune forme di realizzazione ciascuno di detti inserti può presentare una superficie sostanzialmente cilindrica che definisce, con superfici esterne di dette porzioni tubolari in fibra di carbonio, la superficie esterna del mandrino. Adiacentemente a detta superficie sostanzialmente cilindrica possono essere previste superfici tronco-coniche di collegamento alle porzioni tubolari collegate al rispettivo inserto. Le porzioni tubolari in fibra di carbonio avranno, internamente, superfici troncoconiche complementari così da ottenere un accoppiamento reciproco tra gli inserti e le porzioni tubolari in fibra di carbonio. Alternativamente, per effettuare il collegamento tra le porzioni tubolari e il rispettivo inserto à ̈ possibile utilizzare superfici cilindriche che presentano una scanalatura ad esempio dell'ordine di 0,2mm, per favorire l’adesione fra le porzioni tubolari in fibra e gli inserti tramite l’utilizzo di colla. In questa configurazione si ha un trascurabile peggioramento nella resistenza alle forze/tensioni trasmesse tra i due materiali rispettivamente delle porzioni tubolari e dell’inserto durate il normale utilizzo del mandrino, ma si ottiene una grandissima semplificazione costruttiva della porzione di tubo in fibra in quanto questa non necessita una complessa lavorazione per ottenere una forma troncoconica. La porzione tubolare viene quindi calettata all’inserto e unito tramite incollaggio.

Preferibilmente gli inserti comprendono un corpo centrale, in cui sono realizzate le sedi per gli elementi espansibili, ed estremità assiali formanti ciascuna una superficie di interfaccia per vincolare detto inserto alle rispettive porzioni tubolari.

In alcune forme di realizzazione, ciascun inserto presenta una sede assiale passante, entro cui à ̈ alloggiato un organo cilindrico, corredato di un foro assiale attraverso cui passa detto condotto longitudinale. Il condotto longitudinale presenta in corrispondenza di ciascun inserto almeno una luce di uscita del fluido in pressione. L’organo cilindrico à ̈ assialmente vincolato al condotto longitudinale e forma passaggi di alimentazione del fluido in pressione uscente da detta almeno una luce verso canali di distribuzione formati nell’inserto e in comunicazione di fluido con gli elementi espansibili.

In alcune forme di realizzazione i canali di distribuzione comprendono una scanalatura anulare e passaggi sostanzialmente radiali estendentisi da detta scanalatura anulare verso dette cavità di accoglimento degli elementi espansibili.

In alcune forme di realizzazione gli elementi espansibili pneumatici sono formati da volumi di fluido in pressione, almeno parzialmente delimitati da un diaframma o parete deformabile, preferibilmente deformabile in modo elastico. La parete deformabile può essere realizzata in gomma, naturale o sintetica, od altro materiale elasticamente deformabile avente adeguate caratteristiche di resistenza meccanica e deformabilità elastica.

Ulteriori possibili caratteristiche e forme di realizzazione dell’invenzione sono indicate nelle allegate rivendicazioni e verranno descritte in maggiore dettaglio nel seguito con riferimento ad alcuni esempi di esecuzione.

Breve Descrizione dei Disegni

L'invenzione verrà meglio compresa seguendo la descrizione e l'unito disegno, il quale mostra una pratica forma di realizzazione non limitativa dell'invenzione. Più in particolare, nel disegno: la

Fig.1 mostra una vista assonometrica di un mandrino secondo l'invenzione in una forma di realizzazione; le

Figg.2 e 3 mostrano sezioni longitudinali delle estremità del mandrino della Fig.1; le

Figg.2A e 3A mostrano sezioni longitudinali delle estremità del mandrino in una forma di realizzazione modificata;

Fig.4 mostra una sezione longitudinale di una porzione intermedia del mandrino di Fig.1 in cui sono presenti inserti comprendenti elementi pneumatici espansibili; la

Fig.5 mostra un ingrandimento di una porzione della Fig.4; la

Fig.5A mostra un ingrandimento analogo a quello della Fig.4, con parti asportate, in una diversa forma di realizzazione;

Fig.6 Ã ̈ una sezione secondo VI-VI di Fig.5; la

Fig.6A Ã ̈ una sezione secondo A-A di Fig.5A;

Fig.7 Ã ̈ una vista secondo VII-VII di Fig.5; la

Fig.8 Ã ̈ un ingrandimento di un inserto con elementi pneumatici espansibili in sezione longitudinale in una forma di realizzazione modificata dell'invenzione; la Fig.9 Ã ̈ una sezione longitudinale di una porzione intermedia di un mandrino con gli inserti della Fig.8; la

Fig.10 Ã ̈ una sezione longitudinale di una porzione intermedia di un mandrino con organi espansibili di tipo meccanico; e la

Fig.11 Ã ̈ un ingrandimento di uno degli organi espansibili della Fig.10.

Descrizione Dettagliata di Forme di Attuazione dell’Invenzione

In Fig.1 à ̈ mostrato schematicamente un mandrino realizzato secondo l'invenzione e complessivamente indicato con 1. Il mandrino presenta una parte intermedia 3 e due porzioni di estremità 5 e 7 rappresentate negli ingrandimenti delle Figg. 2 e 3. Lungo la porzione 3 sono disposti inserti 9 corredati di elementi espansibili pneumatici, nel seguito descritti in maggiore dettaglio.

In alcune forme di realizzazione, le estremità 5 e 7 sono realizzate in materiale metallico, ad esempio in alluminio.

In una forma di realizzazione perfezionata dell'invenzione, mostrata nelle Figg. 2A e 3A, ciascuna delle porzioni 5 e 7 può a sua volta essere composta da due elementi: un tampone cilindrico cavo, calettato alla pozione tubolare finale in fibra di carbonio, e una parte conica di estremità che si unisce al tampone tramite un organo di accoppiamento, ad esempio una spina, una vite, un grano od altri sistemi simili. In particolare, in Fig.3A à ̈ mostrata l'estremità 7 in questa forma di attuazione. Con 7A à ̈ indicato il tampone cilindrico cavo e con 7B la parte conica di estremità. Con 7C à ̈ indicata una vite di collegamento tra le parti 7A e 7B. In Fig.2A à ̈ mostrata l'estremità 5, limitatamente al tampone cilindrico cavo 5A, il quale presenta fori filettati 5C per viti di fissaggio di una parte di chiusura non mostrata. I vantaggi di questa costruzione sono:

- avere la possibilità di accedere all’interno del tubo anche tramite le due estremità 5 e 7 (previa rimozione dell’estremità conica)

- avere la possibilità di smontare l’estremità conica in caso di rottura o guasto della stessa e sostituirla senza dover sostituire tutto il mandrino. Nella precedente configurazione l’estremità conica à ̈ un pezzo unico solidale alla porzione tubolare e quindi se una delle due estremità 5 o 7 si rompesse o guastasse sarebbe necessario buttare tutto il mandrino e sostituirlo con uno nuovo.

La parte intermedia o centrale 3 à ̈ realizzata almeno in parte in fibra di carbonio in matrice di resina polimerica. Più in particolare, nella forma di realizzazione illustrata in Fig.1 e di cui le Figg.2 a 7 mostrano alcuni dettagli, la parte centrale o intermedia 3 del mandrino à ̈ costituita da una pluralità di porzioni tubolari 11, ciascuna delle quali à ̈ realizzata con una parete in fibra di carbonio in matrice polimerica. Le varie porzioni tubolari 11 sono tra loro collegate in corrispondenza degli inserti 9, i quali in questo esempio di realizzazione costituiscono, oltre che alloggiamento per gli elementi espansibili pneumatici, anche elementi di collegamento reciproco tra le porzioni tubolari 11 e presentano una superficie sostanzialmente cilindrica che forma, insieme alla superficie cilindrica delle porzioni tubolari 1, la superficie esterna del mandrino 1.

All'interno del mandrino 1, e per almeno una porzione del suo sviluppo assiale, si estende circa coassialmente alla parete cilindrica definita delle porzioni tubolari 11, un condotto longitudinale 13 di alimentazione di un fluido in pressione, tipicamente aria, per espandere gli elementi espansibili pneumatici alloggiati nei singoli inserti 9. Il condotto longitudinale 13 presenta una valvola terminale 13A in corrispondenza dell'estremità 5 del mandrino 1, tramite la quale gli elementi pneumatici espansibili possono essere dilatati o retratti immettendo un flusso in pressione, ovvero consentendone lo scarico.

In questa forma di realizzazione ciascun inserto 9 presenta una struttura che viene di seguito descritta con riferimento alle Figg.5 a 7. L'inserto presenta un corpo centrale 9A, in cui sono realizzate sedi per gli elementi pneumatici espansibili di seguito descritti e da cui si estendono estremità assiali 9B formanti gli organi di collegamento reciproco tra inserto 9 e porzioni tubolari 11. In alcune forme di realizzazione, le estremità 9B presentano superfici esterne troncoconiche 9C definenti una interfaccia con corrispondenti superfici troncoconiche 11A complementari realizzate sulle rispettive due porzioni tubolari 11 che vengono collegate all'inserto 9. Le superfici troncoconiche 9C hanno forma e dimensione tali per cui la superficie esterna 11B sostanzialmente cilindrica di ciascuna porzione tubolare 11 si trova in sostanziale allineamento con la superficie esterna 9D del corpo centrale 9A dell'inserto 9 formando in questo modo una parete sostanzialmente cilindrica continua del mandrino 1. Una piccola scanalatura anulare può rimanere tra il bordo di ciascuna porzione tubolare 11 e il corpo centrale 9A dell’inserto 9, come mostrato nel disegno.

Secondo alcune forme di realizzazione, all'interno del corpo centrale 9A sono previste alcune sedi (tre nell'esempio del disegno) indicate con 21, le quali alloggiano gli elementi pneumatici espansibili di seguito descritti, formanti gli organi di impegno torsionale ed assiale dell'anima di avvolgimento rispetto al mandrino.

Nell'esempio illustrato le tre sedi 21 sono disposte tra loro angolarmente sfalsate di un angolo costante di 120°, ma si deve comprendere che sono possibili altre disposizioni, ad esempio con un diverso numero di sedi o con una disposizione non regolare, cioà ̈ a passi angolari tra loro differenti delle varie sedi.

In ciascuna sede 21 Ã ̈ alloggiato un elemento espansibile 23 comprendente una parete elasticamente deformabile, ad esempio realizzata in gomma e corredata di un bordo 23A di ancoraggio e tenuta all'interno della sede 21.

Come si osserva in particolare nella vista di Fig.7, l'elemento espansibile ha uno sviluppo in pianta sostanzialmente rettangolare allungato nella direzione assiale del mandrino, benché non si escludano altre conformazioni dell'elemento espansibile in questione, ad esempio uno sviluppo in direzione circonferenziale superiore rispetto a quello in direzione assiale.

Ciascun elemento espansibile formato dalla parete 23 Ã ̈ bloccato nella sede 21 rispettiva tramite una flangia 25 a sviluppo sostanzialmente rettangolare (Fig.7). Il bloccaggio viene ottenuto tramite una coppia di viti 27.

In ciascuna sede 21 sbocca un canale di distribuzione 31 che pone in collegamento il volume definito tra il fondo della sede 21 da un lato e la parete deformabile formante l'elemento espansibile pneumatico 23 dall'altra con il condotto longitudinale 13. In alcune forme di realizzazione questo collegamento à ̈ ottenuto tramite l'interposizione di un organo cilindrico 33 inserito coassialmente ed attorno al condotto longitudinale 13 nonché all'interno di un foro assiale 9E dell'inserto 9. L'organo cilindrico 33 presenta una pluralità di luci di uscita del fluido in pressione, indicate con 35, che possono trovarsi in posizioni angolarmente corrispondenti alle posizioni dei condotti 31. In alcune forme di realizzazione le luci 35 sboccano ad una estremità in corrispondenza di una scanalatura anulare 37 nel foro assiale dell'organo cilindrico 33 e dal lato opposto in corrispondenza di una scanalatura anulare 39 realizzata nella superficie interna del foro 9E del corpo 9A dell'inserto 9. Con questa disposizione si può rendere la posizione angolare dell’organo cilindrico 33 indipendente dalla posizione angolare delle sedi per gli elementi pneumatici espansibili, in quanto le scanalature anulari 37 e 39 garantiscono comunque un collegamento di flusso.

In alcune forme di realizzazione, l'organo cilindrico 33 presenta guarnizioni 41 e 43 di tenuta fra l'organo cilindrico 33 e il condotto longitudinale 13 da un lato e fra l'organo cilindrico 33 e la superficie interna del foro 9E dell'inserto 9 dall'altro.

In alcune forme di realizzazione, l'organo cilindrico 33 à ̈ assialmente vincolato per forzamento od in altro modo idoneo all'interno del foro 9E del corpo 9A dell'inserto 9. In alcune forme di realizzazione il corpo cilindrico 33 à ̈ a sua volta assialmente vincolato al condotto longitudinale 13 tramite una spina diametrale 45. In questo modo si ottiene un posizionamento reciproco fra il condotto longitudinale 13 e gli inserti 9. Si deve comprendere che questo posizionamento reciproco può essere ottenuto anche con altre forme di vincolo reciproco tra le parti 13, 33 e 9.

Gli inserti 9 sono disposti in numero adeguato lungo lo sviluppo assiale del mandrino 1, in funzione delle dimensioni longitudinali del mandrino e di altre esigenze operative. Nella forma di realizzazione illustrata, ciascun inserto 9 presenta tre elementi pneumatici espansibili disposti a 120° l'uno dall'altro, ma come sopra accennato il numero di questi può variare. Ad esempio si possono prevedere quattro oppure due di tali elementi espansibili su ogni inserto 9. La disposizione degli inserti attorno all'asse del mandrino 1 à ̈ tale per cui gli elementi pneumatici espansibili sono disposti con varie posizioni angolari attorno allo sviluppo del mandrino stesso così da ottenere un efficace effetto di blocco torsionale e assiale delle anime di avvolgimento sul rispettivo mandrino. A titolo esclusivamente esemplificativo in Fig.5 à ̈ mostrata una porzione di un’anima tubolare A investita sul mandrino 1, la quale può essere bloccata su quest'ultimo sia assialmente che torsionalmente immettendo un fluido in pressione nel condotto longitudinale 13 per provocare la dilatazione radiale degli elementi espansibili pneumatici 23.

Con la configurazione sin qui descritta si ottiene un mandrino estremamente leggero e con caratteristiche di elevata rigidità grazie all’impiego della fibra di carbonio. Utilizzando inserti 9 che formano porzioni anulari della superficie esterna del mandrino e che uniscono porzioni tubolari allineate 11 in fibra di carbonio si ottiene l'ulteriore vantaggio di realizzare tutti gli elementi espansibili e gli organi ad essi connessi in una zona che non richiede alcuna lavorazione meccanica delle pareti in fibra di carbonio (materiale notoriamente fragile o poco tenace) che formano le porzioni tubolari 11. Questo garantisce una elevata resistenza del mandrino eliminando punti di concentrazione degli sforzi, difetti ed eventuali delaminazioni degli strati di fibra.

Inoltre, la presenza degli inserti 9, vantaggiosamente realizzati in metallo, ad esempio in alluminio (almeno per quanto concerne il corpo 9A e le estremità 9B, mentre l’organo cilindrico 33 potrebbe essere preferibilmente realizzato in materiale plastico) si rende molto più rapida, semplice ed efficace l'equilibratura del mandrino. Infatti, questi organi devono essere opportunamente equilibrati per evitare che entrino in vibrazione durante l'utilizzo. La presenza di zone metalliche distribuite lungo lo sviluppo assiale del mandrino, costituite dai vari inserti 9, rende possibile la rimozione o l'aggiunta di materiale, ad esempio tramite foratura del blocco in alluminio formante il corpo 9A del singolo inserto ed eventualmente l'inserimento nel foro così ottenuto di contrappesi realizzati in materiali diversi, di maggiore massa volumica rispetto all'alluminio.

Le Figg.5A e 6A mostrano una variante di realizzazione, in sezione longitudinale e trasversale rispettivamente. In queste figure à ̈ mostrato il solo corpo centrale dell'inserto 9. Numeri uguali indicano parti uguali od equivalenti a quelli dell'esempio di realizzazione illustrato in Figg.5 e 6. Le estremità 9B del corpo 9A presentano in questo caso una superficie sostanzialmente cilindrica corredata preferibilmente di una o più scanalature 9S di pochi decimi di millimetro di profondità, per ottenere un accoppiamento, eventualmente tramite incollaggio, con la superficie sostanzialmente cilindrica interna delle porzioni tubolari 11. In Fig.5A à ̈ anche mostrato un eventuale riporto R in materiale ceramico e/o metallico che riveste l'intera superficie esterna del mandrino ad eccezione della zona in cui sono previsti gli elementi espansibili. Si deve comprendere che questo riporto à ̈ realizzato sul mandrino integralmente montato, completo di elementi interni degli inserti 9, che qui sono omessi per chiarezza di disegno. Il riporto può essere previsto anche nelle restanti forme di realizzazione.

Le Figg.8 e 9 mostrano una forma di realizzazione modificata dell'invenzione. Numeri uguali indicano parti uguali od equivalenti rispetto a quelle sopra descritte con riferimento alle Figg.1 a 7. In questo esempio di realizzazione, la parte centrale 3 del mandrino 1 Ã ̈ formata da un unico corpo tubolare o porzione tubolare 11 realizzata in fibra di carbonio.

Questo tubo 11 in fibra di carbonio, analogamente alle porzioni tubolari 11 del precedente esempio di realizzazione, può essere prodotto utilizzando tecniche note di avvolgimento di fibre o filamenti continui attorno ad un mandrino di formazione, in cui le fibre o filamenti vengono alimentati insieme ad una resina polimerizzabile per formare una parete cilindrica attorno al mandrino di formatura. La parete così ottenuta viene successivamente sottoposta a polimerizzazione e/o reticolazione della matrice di resina.

All'interno del corpo cavo cilindrico formato dalla parete in fibra di carbonio 11 si sviluppa, per almeno una parte dello sviluppo assiale del mandrino 1, un condotto longitudinale, ancora indicato con 13, per l'alimentazione di un fluido in pressione, tipicamente aria. Questo condotto 13 presenta, come nell'esempio precedente, una valvola di estremità 13A per l'immissione di fluido in pressione o per lo scarico del fluido verso l'esterno.

Lungo lo sviluppo assiale del mandrino 1, all'interno della cavità 11B formata dalla parete in fibra di carbonio 11, sono disposti inserti 109, formanti sedi di alloggiamento per elementi pneumatici espansibili di seguito descritti con particolare riferimento alla Fig.8.

L'orientamento degli inserti 109 e la distribuzione assiale degli stessi lungo il mandrino 1 vengono scelti in funzione delle esigenze di funzionamento e costruttive.

In alcune forme di realizzazione l'inserto 109 presenta un corpo 109A (Fig.8), in cui sono realizzate sedi radiali 121 dove à ̈ inserito un cilindretto 122 con il proprio asse in direzione radiale e presentante canali 123 in collegamento di flusso con il condotto longitudinale 13 che passa attraverso un foro diametrale centrale del cilindretto 122. Alle proprie estremità il cilindretto 122 à ̈ vincolato, ad esempio tramite due filettature, a due manicotti 125 di bloccaggio di rispettivi elementi pneumaticamente espansibili 127 a forma sostanzialmente di cappuccio formati in un materiale elasticamente deformabile, ad esempio gomma. Fra l'elemento pneumaticamente espansibile 127 e la rispettiva estremità del cilindretto 122 à ̈ definita una camera o volume 129, in cui può essere immesso fluido in pressione attraverso il condotto 123 ed il condotto 13. Fra ciascun manicotto 125 e la sede 121 realizzata nel corpo 109A dell'inserto 109 sono inserite rispettive guarnizioni 131. Analogamente tra il corpo 109A dell'inserto 109 e il condotto longitudinale 13, che passa attraverso un foro assiale del corpo 109A dell'inserto 109, sono disposti ulteriori guarnizioni 133 di tenuta.

In modo opportuno, ciascun inserto 109 Ã ̈ assialmente vincolato al condotto longitudinale 13, ad esempio tramite l'impiego di una rispettiva spina diametrale 135 oppure tramite grani od altri mezzi equivalenti.

Come mostrato in particolare in Fig.8, ciascun elemento espansibile 127 à ̈ alloggiato almeno parzialmente all'interno di un rispettivo foro 11F realizzato nella parete cilindrica 11 in fibra di carbonio. Questa forma di realizzazione, pertanto, richiede la lavorazione meccanica tramite foratura del componente in fibra di carbonio 11 formante la parte centrale o intermedia 3 del mandrino 1, con conseguente formazione di zone di concentrazione delle sollecitazioni lungo la parete del mandrino medesimo. Inoltre, l’equilibratura del mandrino risulta più difficile per la mancanza di superfici metalliche accessibili dall’esterno, su cui realizzare lavorazioni di alleggerimento.

Il funzionamento del mandrino in questa forma di realizzazione à ̈ facilmente comprensibile da quanto sopra descritto. L'anima A (mostrata parzialmente in Fig.8) viene bloccata torsionalmente ed assialmente sul mandrino tramite espansione dei singoli elementi espansibili pneumatici 127 grazie all'immissione di un fluido in pressione, tipicamente aria, attraverso il condotto longitudinale 13 ed i condotti radiali 123. Lo sblocco dell'anima si ottiene scaricando la pressione da questi condotti.

In altre forme di realizzazione meno vantaggiose dell'invenzione gli organi espansibili per il bloccaggio dell'anima sul mandrino di avvolgimento sono realizzati in modo meccanico. Un possibile esempio di realizzazione di un bloccaggio meccanico à ̈ rappresentato nella sezione di Fig.10 e nell’ingrandimento di Fig.11. In queste figure con 1 à ̈ ancora complessivamente indicato il mandrino, di cui la parte centrale 3 à ̈ formata da una parete 11 in fibra di carbonio in matrice di resina polimerica. Lungo lo sviluppo assiale del mandrino sono disposti organi espansibili meccanici complessivamente indicati con 201 e costituiti da elementi mobili radialmente verso l'esterno attraverso fori 11F realizzati nella parete cilindrica 11 in fibra di carbonio. Questa forma di realizzazione presenta pertanto, analogamente a quella delle Figg.8 e 9, l'inconveniente della necessità di lavorare meccanicamente la parete 11, introducendo punti di concentrazione delle sollecitazioni.

Ciascun organo espansibile meccanico 201 presenta un foro in una appendice interna dell'elemento 201, il quale foro definisce un profilo inclinato 201A. A questo profilo inclinato 201A si impegna un elemento a camma 203 realizzato su un blocco 205 fissato ad un'asta di manovra 207 che si estende per almeno una parte dello sviluppo assiale del mandrino 1. L'inclinazione del profilo 201A e della camma 203 rispetto all'asse A-A del mandrino 1 fa sì che un movimento assiale secondo f207 dell'asta di manovra 207 provoca una estrazione od una retrazione degli organi meccanici espansibili 201 che quindi vanno ad agire sulla superficie interna dell'anima A investita sul mandrino 1 bloccandola torsionalmente ed assialmente sul mandrino stesso.

E' inteso che il disegno non mostra che una esemplificazione data solo quale dimostrazione pratica dell'invenzione, la quale può variare nelle forme e disposizioni senza peraltro uscire dall'ambito del concetto alla base dell'invenzione. L'eventuale presenza di numeri di riferimento nelle rivendicazioni accluse ha lo scopo di facilitare la lettura delle rivendicazioni con riferimento alla descrizione ed al disegno, e non limita l'ambito della protezione rappresentata dalle rivendicazioni.

Claims (26)

1. “MANDRINO DI AVVOLGIMENTO PER LA PRODUZIONE DI ROTOLI DI MATERIALE NASTRIFORME†Rivendicazioni 1. Un mandrino di avvolgimento per la produzione di rotoli di materiale nastriforme, comprendente una parete sostanzialmente cilindrica con organi espansibili per il bloccaggio torsionale di anime tubolari di avvolgimento su detto mandrino; caratterizzato dal fatto che almeno una porzione di detta parete à ̈ realizzata in fibre di carbonio in matrice di resina polimerica.
2. 2. Mandrino di avvolgimento come da rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti organi espansibili comprendono una pluralità di elementi espansibili pneumatici, che si espandono radialmente verso l’esterno tramite immissione di un fluido in pressione.
3. 3. Mandrino di avvolgimento come da rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto fluido in pressione à ̈ aria.
4. 4. Mandrino di avvolgimento come da rivendicazione 2 o 3, caratterizzato dal fatto che lungo lo sviluppo assiale del mandrino à ̈ disposto almeno un inserto di alloggiamento degli elementi espansibili pneumatici, collegato ad un condotto longitudinale di distribuzione del fluido in pressione, estendentesi all’interno di detta parete sostanzialmente cilindrica per almeno una parte dello sviluppo assiale del mandrino; detto almeno un inserto comprendendo almeno una sede per un elemento pneumatico espansibile, in collegamento di fluido con detto condotto longitudinale.
5. 5. Mandrino di avvolgimento come da rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralità di inserti disposti tra loro distanziati lungo lo sviluppo assiale del mandrino ed in collegamento con detto condotto longitudinale.
6. 6. Mandrino di avvolgimento come da rivendicazione 4 o 5, caratterizzato dal fatto che ciascuno di detti inserti comprende almeno due sedi per corrispondenti elementi pneumatici espansibili disposti in posizioni angolarmente sfalsate attorno all’asse del mandrino.
7. 7. Mandrino di avvolgimento come da rivendicazione 4 o 5 o 6, caratterizzato dal fatto che la parete sostanzialmente cilindrica del mandrino à ̈ formata da una pluralità di porzioni tubolari, in fibra di carbonio e resina polimerica, e da uno o più di detti inserti; dette porzioni tubolari essendo tra loro collegate da detti inserti.
8. 8. Mandrino di avvolgimento come da rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che ciascuno di detti inserti presenta una superficie sostanzialmente cilindrica che definisce, con superfici esterne di dette porzioni tubolari in fibra di carbonio, una superficie sostanzialmente cilindrica.
9. 9. Mandrino di avvolgimento come da rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detta superficie cilindrica presenta un rivestimento sostanzialmente continuo.
10. 10. Mandrino come da rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detto rivestimento comprende almeno uno strato metallico o ceramico.
11. 11. Mandrino di avvolgimento come da rivendicazione 7, 8, 9 o 10, caratterizzato dal fatto che ciascuno di detti inserti comprende: un corpo centrale, in cui sono realizzate detta o dette sedi per gli elementi espansibili; ed estremità assiali formanti ciascuna una superficie di interfaccia per vincolare detto inserto alle rispettive porzioni tubolari.
12. 12. Mandrino di avvolgimento come da rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che dette estremità assiali hanno una superficie esterna rastremata, preferibilmente circa tronco-conica, oppure una superficie cilindrica, preferibilmente scanalata per favorire l'ancoraggio delle porzioni tubolari.
13. 13. Mandrino di avvolgimento come da rivendicazione 11, 12 o 13, caratterizzato dal fatto che detto corpo centrale presenta una superficie esterna sostanzialmente cilindrica in cui sono realizzate cavità di accoglimento di detti elementi espansibili.
14. 14. Mandrino espansibile come da una o più delle rivendicazioni 4 a 13, caratterizzato dal fatto che: ciascuno di detti inserti presenta una sede assiale passante, entro cui à ̈ alloggiato un organo cilindrico, corredato di un foro assiale attraverso cui passa detto condotto longitudinale; detto condotto longitudinale presenta in corrispondenza di ciascun inserto almeno una luce di uscita del fluido in pressione; e detto organo cilindrico à ̈ assialmente vincolato al condotto longitudinale e forma passaggi di alimentazione del fluido in pressione uscente da detta almeno una luce verso canali di distribuzione formati in detto inserto e in comunicazione di fluido con detti elementi espansibili.
15. 15. Mandrino espansibile come da rivendicazioni 13 e 14, caratterizzato dal fatto che detti canali di distribuzione comprendono una scanalatura anulare e passaggi sostanzialmente radiali estendentisi da detta scanalatura anulare verso dette cavità di accoglimento degli elementi espansibili.
16. 16. Mandrino di avvolgimento come da una o più delle rivendicazioni 2 a 15 caratterizzato dal fatto che detti elementi espansibili sono formati da volumi di fluido in pressione, almeno parzialmente delimitati da un diaframma deformabile.
17. 17. Mandrino come da rivendicazione 16, caratterizzato dal fatto che detto diaframma deformabile à ̈ realizzato in materiale elastico, preferibilmente in gomma.
18. 18. Mandrino di avvolgimento come da rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che in ciascuna cavità di ciascun inserto à ̈ alloggiato un elemento espansibile comprendente una parete elasticamente deformabile con un bordo di ancoraggio e tenuta, fissato nella rispettiva cavità tramite una flangia di serraggio che blocca detto bordo di ancoraggio e tenuta in una scanalatura realizzata nella corrispondente cavità di accoglimento.
19. 19. Mandrino di avvolgimento come da una o più delle rivendicazioni 2 a 7, caratterizzato dal fatto che detti elementi espansibili pneumatici sono alloggiati in corrispondenti fori radiali realizzati nella parete sostanzialmente cilindrica realizzata in fibre di carbonio in matrice polimerica definente detta parete sostanzialmente cilindrica del mandrino
20. 20. Mandrino di avvolgimento come da rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti organi espansibili comprendono elementi meccanici mobili radialmente rispetto alla parete sostanzialmente cilindrica del mandrino.
21. 21. Mandrino di avvolgimento come da rivendicazione 20, caratterizzato dal fatto di comprendere un’asta di comando del movimento di detti elementi meccanici, estendentesi parallelamente al mandrino ed all’interno di detta parete sostanzialmente cilindrica.
22. 22. Mandrino di avvolgimento come da rivendicazione 21, caratterizzato dal fatto che detta asta di comando comprende, per ciascun elemento meccanico, un profilo inclinato, mobile assialmente solidalmente con detta asta, cooperante con un corrispondente profilo inclinato dell’elemento meccanico.
23. 23. Mandrino di avvolgimento come da rivendicazione 20, 21 o 22, caratterizzato dal fatto che detti elementi meccanici sono scorrevoli radialmente in rispettivi fori realizzati nella parete sostanzialmente cilindrica formata in fibra di carbonio in matrice polimerica.
24. 24. Mandrino di avvolgimento come da una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di presentare estremità terminali metalliche, ad una almeno di dette estremità essendo associati mezzi per attivare gli organi espansibili.
25. 25. Mandrino di avvolgimento come da rivendicazione 24, caratterizzato dal fatto che almeno una di dette estremità à ̈ realizzata in due parti, una prima parte fissata in modo irreversibile al mandrino e presentante un corpo cavo per consentire l'accesso all'interno del mandrino, ed una seconda parte removibilmente applicata alla prima parte.
26. 26. Mandrino di avvolgimento come da una o più delle rivendicazioni 4 a 19, caratterizzato dal fatto che detti inserti sono in materiale metallico, preferibilmente in alluminio.