ITMI971203A1 - Calandra con dispositivo magnetico per generare la pressione di contatto tra i rulli - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo: "CALANDRA CON DISPOSITIVO MAGNETICO PER GENERARE LA PRESSIONE DI CONTATTO TRA I RULLI"

La presente invenzione riguarda le calandre, ed in particolare un dispositivo magnetico per generare la pressione di contatto tra i rulli della calandra attirandoli l'uno contro l'altro.

Come è noto, la calandra è una macchina costruita in molti tipi diversi per esercitare un'azione di laminazione su vari tipi di materiali (carta, gomma, tessuti, ecc.) che come prodotti finiti assumono una forma in fogli o nastri continui. Mediante una calandra è possibile spianare, sagomare, accoppiare, assottigliare o finire superficialmente in vari modi uno o più fogli di materiale fatto passare attraverso una coppia di rulli paralleli controrotanti. Tali rulli sono premuti l'uno contro l'altro con un carico variabile a seconda del tipo di materiale e di procedimento da eseguire, e sono generalmente cavi per consentirne il riscaldamento e/o raffreddamento mediante una circolazione interna di fluido.

Nelle calandre di tipo noto la pressione di contatto tra i rulli viene generata spingendoli l'uno contro l'altro mediante dispositivi meccanici od idraulici che agiscono in corrispondenza dei perni di rotazione e supporto. Tuttavia questa disposizione tradizionale non garantisce l'uniformità della pressione lungo tutta la linea di contatto, in. particolare per rulli di una certa lunghezza. Infatti, la spinta esercitata sui perni diminuisce ovviamente allontanandosi dal supporto per cui i rulli sono generalmente bombati in centro per cercare di compensare la minore spinta in tale zona.

Questa soluzione tradizionale presenta vari inconvenienti che si riflettono sia sul funzionamento della macchina che sulla qualità del prodotto. In primo luogo, la pressione non uniforme provoca vibrazioni e conseguente rumorosità, nonché una corrispondente usura dei rulli non uniforme. Inoltre, la regolazione della pressione di contatto non è agevole né precisa poiché si rischia di avere una pressione eccessiva in alcuni punti e/o una pressione insufficiente in altri.

Per quanto riguarda il prodotto, il materiale che viene premuto con pressione diversa lungo la sua dimensione trasversale non risulta perfettamente uniforme. Perdipiù in uno stesso punto la pressione può anche variare nel tempo per effetto dell'usura irregolare, di assestamenti, ecc. per cui un lotto di materiale può essere trattato in modo leggermente diverso da quello successivo.

Scopo della presente invenzione è quindi quello di fornire una calandra dotata di un dispositivo per generare la pressione di contatto che supera i suddetti inconvenienti.

Tale ·scopo viene conseguito per mezzo di un dispositivo magnetico che genera un flusso magnetico costante su tutta la lunghezza dei rulli.

Il vantaggio fondamentale del dispositivo secondo la presente invenzione è quello di generare una pressione di contatto perfettamente uniforme tra i rulli della calandra. Ciò viene ottenuto grazie ad un magnete che si estende per tutta la lunghezza dei rulli e li attira l'uno contro l'altro, essendo questi ovviamente in materiale paramagnetico o ferromagnètico.

In questo modo vengono ridotte sensibilmente le vibrazioni, la rumorosità, i difetti di produzione e "l'usura risulta anch'essa uniforme. Si ottiene inoltre un'elevata ripetibilità del trattamento, per cui i successivi lotti di materiale sono assai più omogenei perché restano costanti le condizioni di lavorazione .

Un secondo vantaggio del presente dispositivo è quello di contribuire al riscaldamento dei rulli per effetto delle correnti,parassite (c.d. correnti di Foucalt) che vengono prodotte sulle superfici dei rulli per effetto del campo magnetico rotante rispetto ad essi. Poiché tale riscaldamento è uniforme lungo la linea di contatto, anch'esso contribuisce ad uniformare le condizioni di lavorazione.

Inoltre, questo metodo di riscaldamento consente di ridurre il consumo globale della macchina poiché è più efficiente della circolazione interna di fluido, a cui è complementare non potendola di solito sostituire del tutto. Ciò risulta .vero- anche se l'effetto frenante sulla rotazione dei rulli dovuto alle correnti parassite implica un aumento della potenza necessaria a mantenere la velocità di rotazione richiesta.

Questi ed altri vantaggi e caratteristiche del dispositivo secondo la presente invenzione risulteranno evidenti agli esperti del ramo dalla seguente dettagliata descrizione di una sua forma realizzativa con riferimento agli annessi disegni in cui:

la Fig.1 è una vista schematica laterale del dispositivo in oggetto e dei rulli della calandra; e la Fig-2 è una vista schematica frontale della suddetta calandra dal lato di uscita del materiale in lavorazione.

Facendo riferimento aitali figure viene ora illustrato il funzionamento di una calandra secondo la presente invenzione specificamente destinata alla produzione di cartone ondulato. È chiaro che quanto detto nel seguito ha valore puramente esemplificativo e non limitativo, potendo essere applicato con gli opportuni adattamenti ad altri tipi di calandra come accennato in precedenza. Esempi di altre applicazioni sono la goffratura, l'accoppiamento di fogli diversi (tessuti gommati, carte plastificate, ecc.), la stiratura, la finitura superficiale e così via.

La calandra illustrata nelle figure comprende un rullò superiore 1 ed un rullo inferiore 2 provvisti di dentatura longitudinale e rotanti in senso orario ed antiorario, rispettivamente, come indicato dalle relative frecce RI, R2 . Ϊ due rulli 1, 2 sono impegnati tra loro come una coppia di ingranaggi ed un foglio di cartone 3 che vi passa attraverso assume quindi una corrispondente forma ondulata. Per ottenere ciò la pressione P tra i rulli lungo la linea di contatto 4 è dell'ordine di 20 kN al metro, e la loro temperatura è indicativamente compresa nell'intervallo tra 130°C e 200°C.

La pressione di contatto,P viene generata tramite un magnete 5 sostanzialmente ad U disposto in posizione simmetrica sotto al rullo inferiore 2 in modo da presentare una espansione polare 6 (Nord) dal lato di uscita del materiale ed una espansione polare 7 (Sud) dal lato di ingresso. Le due espansioni polari 6, 7, di sezione trasversale uguale e costante, .si estendono parallelamente ai rulli 1, 2 per tutta la lunghezza L di quest'ultimi. Ciascuna espansione polare 6, 7 esercita su entrambi i rulli 1, 2 una forza di attrazione magnetica in direzione perpendicolare alla propria superficie, tali forze essendo indicate rispettivamente dalle frecce Fai, Fa2, Fbl ed Fb2.

Grazie alla simmetria strutturale del dispositivo le componenti di attrazione che agiscono sui rulli 1, 2 in direzione orizzontale si elidono, mentre quelle che agiscono in direzione verticale si sommano dando luogo alle<' >forze di attrazione FI ed F2. La pressione P lungo la linea di contatto 4 risulta quindi pari a P - FI F2, tale pressione essendo uniforme su tutta la lunghezza L dei rulli 1, 2.

Si noti che la pressione P potrebbe essere generata ugualmente anche se uno dei due rulli 1, 2 fosse in materiale amagnetico. In tal caso essa sarebbe pari solo ad FI od F2, poiché il rullo amagnetico fornirebbe solo la forza di reazione dei suoi perni di supporto e rotazione.

La suesposta struttura simmetrica del magnete 5 è quella più semplice per produrre una distribuzione simmetrica delle forze di attrazione magnetica, tuttavia non è l'unica struttura possibile. Infatti una prima soluzione alternativa per ottenere la stessa distribuzione di forze è quella di avere espansioni polari 6, 7 di sezione differente l'una dall'altra, compensando questa differenza attraverso una corrispondente differenza dei rispettivi traferri operativi. È preferibile che ciascuna espansione polare 6, 7 abbia comunque una sezione costante per tutta la sua lunghezza in modo da garantire la perfetta uniformità di pressione lungo la linea di contattò 4. Tuttavia, un'ulteriore soluzione può addirittura prevedere espansioni polari 6, 7' di sezione variabile in direzione longitudinale, con una corrispondente variazione del traferro che permetta di compensare tale variazione di sezione in modo da mantenere comunque costante su tutta la lunghezza dei rulli 1, 2 il flusso magnetico e quindi la pressione di contatto P.

È chiaro che se i rulli 1, 2 sono di lunghezza diversa e/o il materiale 3 che viene lavorato è di larghezza minore della lunghezza dei rulli, ciò che conta è l'uniformità della pressione P su tutta la lunghezza utile di contatto L'<L, ossia il tratto dei rulli che effettivamente lavora.

Nella forma realizzativa preferita illustrata nelle figure il magnete 5 è un elettromagnete, ma sarebbe possibile usare in alternativa un magnete elettropermanente o un magnete permanente. L'impiego di un elettromagnete rende più agevole la regolazione della pressione P, effettuata mediante una semplice modifica della corrente che percorre 1'avvolgimento. Ciò consente di adattare velocemente la macchina alla produzione di cartoni ondulati di diverse caratteristiche, mentre nel caso dei magneti permanenti od elettropermanenti occorre agire- sul traferro operativo rendendo quindi il sistema di regolazione più complesso e meno flessibile. Inoltre quando occorre separare i rulli 1, 2 è sufficiente spegnere l'elettromagnete per renderli liberi di spostarsi, mentre con i magneti permanenti o semipermanenti occorre allontanarli dai rulli oppure generare un flusso opposto che ne annulli la forza di attrazione.

Indipendentemente dal tipo di magnete utilizzato, i. rulli 1, 2 per effetto della loro rotazione si trovano in un campo magnetico rotante che genera sulla loro superficie delle correnti parassite sufficienti a riscaldarli di alcune decine di gradi. Infatti considerando che la velocità periferica .dei rulli è dell<7 >ordine di 4-5,5 m/s, ne risulta una frequenza di variazione elettromagnetica sinusoidale di circa 25-35 Hz con un valore di flusso complessivo di 0,08-0,12 Wb/m<2>, ovviamente costante lungo tutto il rullo.

Questo effetto, come sopra accennato, permette di ridurre il consumo di energia per il riscaldamento dall'interno dei rulli mediante vapore od altro fluido, inoltre rende più uniforme il riscaldamento. L'apporto fornito dalle correnti parassite dipende dai suddetti parametri di intensità e frequenza di variazione del campo magnetico, nonché dalla conduttività del materiale dei rulli.

È chiaro che la forma realizzativa della calandra secondo l'invenzione sopra descritta ed illustrata costituisce solo un esempio suscettibile di numerose variazioni. In particolare, la forma, le dimensioni e la posizione del magnete 5 e dei rulli 1, 2 possono essere alquanto variate secondo le specifiche 'esigenze del caso. Analogamente la calandra può comprendere un numero maggiore di rulli e di magneti, ed i rulli possono essere affiancati orizzontalmente anziché verticalmente oppure essere disposti con asse verticale od inclinato invece che orizzontale.

. Eventuali aggiunte e/o modifiche potranno pertanto essere apportate alla calandra oggetto della presente invenzione senza tuttavia uscire dall'ambito di protezione dell'invenzione.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1.. Calandra comprendente almeno una coppia di rulli paralleli girevoli (1, 2) ed un meccanismo atto a spingere detti rulli (1, 2) l'uno contro l'altro, caratterizzata dal fatto che detto meccanismo comprende almeno un magnete (5) generante un flusso magnetico costante su tutta la lunghezza utile di contatto (L') tra i rulli (1, 2),, almeno uno di tali rulli (1, 2) essendo di .materiale paramagnetico ò ferromagnetico.
2. 2.<' >Calandra secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il magnete (5) presenta una prima espansione polare (6) da un lato della linea di contatto (4) tra i rulli (1, 2) ed una seconda espansione polare (7) dal lato opposto, entrambe dette espansioni polari (6, 7) estendendosi almeno per tutta la lunghezza utile di contatto (L')<'>.
3. 3. Calandra secondo la rivendicazione 2, •caratterizzata dal fatto che le due espansioni polari (6, 7) sono uguali. ■
4. 4. Calandra secondo la rivendicazione- 2 o 3, caratterizzata dal fatto che le due espansioni polari (6, 7) hanno sezione trasversale costante su tutta la loro lunghezza.
5. 5. Calandra secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzata dal' fatto -che le due espansioni polari (6, 7) hanno sezione trasversale variabile in direzione 'longitudinale .
6. 6. Calandra secondo la rivendicazione 2 o 4 o 5, quando non dipendente dalla 3, caratterizzata dal fatto che le due espansioni polari (6, 7) hanno forma e/o- dimensione differenti.
7. 7. Calandra secondo . una o più delle rivendicazioni 1-6, caratterizzata dal fatto che il magnete (5) è un elettromagnete!
8. 8. Calandra secondo una o più delle rivendicazioni 1-6, caratterizzata dal fatto che il magnete (5) è un magnete permanente. ’
9. 9. Calandra secondo una o ■più delle rivendicazioni 1-6, caratterizzata dal- fatto che il magnete (5) è un magnete elettropermanente.
10. 10. Calandra secondo una b più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fat-to che i rulli (1, 2) sono provvisti di dentatura longitudinale e sono impegnati tra loro come una coppia di ingranaggi.