ITSV990036A1 - Cilindro ondulatore smorzante. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell' Invenzione industriale dal titolo: "Cilindro ondulatore smorzante"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

L'invenzione ha per oggetto un cilindro ondulatore smorzante comprendente una superficie esterna dentata, in cui i denti si estendono per un certa lunghezza assiale del cilindro, mezzi di sopporto a rotazione intorno all'asse del cilindro stesso, e mezzi di azionamento a rotazione.

L'invenzione si riferisce in particolare ad un cilindro ondulatore del tipo di cui sopra che è previsto in combinazione con un cilindro ondulatore superiore, parallelo e tangente al detto cilindro inferiore, i quali cilindri fanno ambedue parte di un gruppo ondulatore per fogli di carta, per la fabbricazione di cartone ondulato.

Generalmente il cilindro ondulatore superiore è di diametro maggiore ed è azionato a rotazione, mentre presenta anch'esso una dentatura periferica di mantello con cui ingrana con la dentatura del cilindro ondulatore inferiore che è folle e viene trascinato a rotazione dal cilindro ondulatore superiore stesso. Nelle note macchine, un problema gravoso è costituito dal fortissimo rumore generato dal gruppo ondulatone. Il rumore è causato dall'innesco di vibrazioni ed oscillazioni soprattutto nel cilindro ondulatore inferiore che, secondo le attuali tendenze, è inoltre relativamente piccolo rispetto al cilindro ondulatore superiore, per cui più soggetto all'innesco di vibrazioni .

Le vibrazioni sono di diverso tipo e cioè possono essere relative a flessioni trasversalmente all'asse di rotazione o torsionali, cioè in senso circonferenziale rispetto all'asse del cilindro. Le vibrazioni dipendono anche dalla forma dei denti ondulatori dei due cilindri che in combinazione con il passaggio della carta generano il comportamento vibratorio del lindro. Date le notevoli lunghezze assiali dei cil 0i.5ndri gli effetti vibratori e/o oscillatori sono estremamente marcati nelle zone centrali del cilindro, e cioè lontano dai vincoli di sopporto alle estremità. In tali zone centrali, inoltre gli effetti vibratori e/o oscillatori sono relativamente incontrollati e dipendono anche dalle caratteristiche della carta in lavorazione.

I noti mezzi di smorzamento riescono tutt'al più ad assorbire o smorzare almeno in parte le vibrazioni nelle zone dei vincoli d'estremità del cilindro ondulatore inferiore, ma non riescono assolutamente a far fronte sia alle oscillazioni o vibrazioni sistematiche sia a quelle casuali (variazioni delle caratter della carta in lavorazione) nella zona mediana del cilindro ondulatore. L'effetto dello smorzamento è quindi sempre relativamente ridotto e pertanto il rumore generato dai gruppi ondulatori è a tutt'oggi molto elevato e tale da richiedere costosi e complessi interventi di insonorizzazione delle macchine.

Inoltre, le vibrazioni e/o le oscillazioni comportano problemi funzionali, come ad esempio la necessità di limitare le velocità di produzione poiché l'insufficiente smorzamento delle vibr5azioni, provoca una perdita di incollaggio degli strati del cartone ondulato e una riduzione dell'ampiezza delle ondulazioni .

L'invenzione ha lo scopo di realizzare un cilindro ondulatore, in particolare inferiore, smorzato, in modo tale, per cui con accorgimenti semplici e relativamente poco costosi sia possibile ovviare agli inconvenienti dei noti cilindri, smorzando efficacemente la generazione di vibrazioni e/o oscillazioni e quindi riducendo drasticamente l'effetto di rumore e gli inconvenienti funzionali legati all'insufficiente smorzamento .

L' invenzione consegue gli scopi ai cui sopra con un cilindro ondulatore del tipo descritto all'inizio, comprendente:

Un anima cilindrica sopportata girevole folle alle sue estremità e su cui è sopportata flottante per mezzo di un materiale di interposizione o di appoggio una camicia cilindrica periferica dentata.

Il materiale di appoggio o di interposizione può essere costituito da un fluido, come un gas, un liquido, un liquido molto viscoso o ad esempio sotto forma di pasta, oppure da un materiale solido con un comportamento elastico ad elevata isteresi.

Le caratteristiche del fluido gassoso, liquido o pastoso devono essere tali per cui detti materiali possiedono un coefficiente d'attrito rispetto alle superfici in contatto con gli stessi e cioè il mantello esterno dell'anima ed il mantello interno della camieia flottante che è crescente al crescere della velocità relativa fra camicia flottante e anima cilindrica.

I fluidi di interposizione od appoggio possono essere previsti sia sotto pressione che a pressione atmosferica che in condizioni di depressione rispetto alla pressione atmosferica esterna. Il tutto dipende dalle condizioni di utilizzo.

E' anche possibile prevedere che la camicia e l'anima cilindrica formino, grazie ad esempio a testate con tenuta a rotazione, una intercapedine chiusa a tenuta ed in cui viene immesso il materiale di interposizione che viene di volta in volta sostituito dopo un prestabilito numero di ore di lavoro.

In alternativa, l'intercapedine chiusa a tenuta e formata dalla camicia cilindrica tubolare e dall'anima cilindrica può presentare bocchettoni di alimentazione e bocchettoni di scarico per l'alimentazione automatica od il rabbocco automatico del materiale d'interposizione in questo caso del fluido d'interposizione, o per generare una circolazione continua o ad intervalli di detto fluido che comporta condizioni dinamiche di equilibrio nella intercapedine, relativamente alla pressione e quantità di fluido Al tempo stesso la circolazione del fluido garantisce un costante rinnovamento del fluido stesso, ad esempio relativamente al mantenimento di una prestabilita temperatura o di una prestabilita composizione o condizione di miscelazione o di qualsivoglia ulteriore parametro influenzabile dall'uso e ripristinabile con interventi .

Vantaggiosamente, i mezzi di chiusura a tenuta alle testate della camicia cilindrica, tubolare, dentata sono tali da consentire, grazie ad elementi elasticamente cedevoli, spostamenti della camicia in senso almeno trasversale rispetto all'anima.

La camicia cilindrica presenta un peso ed un'inerzia che sono piccoli rispetto a quelli dell'anima centrale.

In dipendenza della lunghezza, il rapporto fra lunghezza e diametro del cilindro inferiore e cioè della camicia del cilindro inferiore è maggiore di 10.

La camicia deve essere relativamente sottile, ma comunque sempre di spessore tale da garantire la lavorazione della carta.

Generalmente il rapporto fra diametro e spessore è compreso fra 8/1 e 15/1, preferibilmente circa 10/1.

Per diametri e lunghezze usualmente utilizzati nelle macchine ondulatrici, gli spessori della camicia possono variare ad esempio fra 10 e 100mm, in particolare fra 20 e 50mm, di preferenza fra 25 e 35mm.

L'intercapedine o camera oppure la differenza di diametro fra quello esterno dell'anima e quello interno della camicia è compreso fra 0,1 e 5 mm in dipendenza anche del diametro e della lunghezza della camicia nonché della tipologia di materiale d' interposizione .

La camicia esterna può essere realizzata

sivoglia adatto materiale anche composito o a due, tre o a più strati .

Ad esempio quali materiali è possibile utilizzare acciaio od altro metallo, preferibilmente assoggettato a trattamenti d'indurimento come tempra o rivestimento con strati duri del tipo di carburo di tungsteno o cromo duro o nitruri di titanio.

L'invenzione si basa sul riconoscimento che durante il funzionamento, le vibrazioni a cui è soggetta la camicia flottante si ripercuotono su variazioni di meato (spessore dell'intercapedine fra camicia flottante ed anima cilindrica) e quindi sul fluido di appoggio. Le deformazioni di meato determinano delle variazioni di velocità relativa fra materiale di riempimento o di appoggio e quindi delle variazioni del coefficiente d'attrito che agiscono in senso di assorbimento dei moti o delle sollecitazioni destinate ad innescare i moti vibratori.

I vantaggi sono evidenti. Un cilindro ondulatore inferiore effettivamente smorzante costituisce quanto di più appetibile e ricercato vi sia attualmente nel settore. La drastica riduzione del rumore dovuto alle vibrazioni, consentirebbe di ridurre gli oneri sia economici che costruttivi relativi ai mezzi di insonorizzazione. Inoltre, la sospensione flottante del cilindro ondulatore inferiore non richiede che si tenga conto delle specificità delle sagome o forme dei denti ondulatori, in quanto tale sospensione flottante consente una vasta adattabilità alle forme dei denti sia per quanto riguarda la generazione del rumore sia per quanto riguarda l'efficacia funzionale del gruppo ondulatore.

L'efficacia di smorzamento ottenuta con il cilindro secondo l'invenzione consente di migliorare anche le funzionalità del gruppo ondulatore, ad esempio con riferimento alla possibilità di incrementare la velocità di produzione del cartone ondulato senza dover subire difetti di fabbricazione come difetti d'incollaggio e/o variazioni dell'ampiezza delle ondulazloni.

L'invenzione presenta degli ulteriori perfezionamenti che sono oggetto delle sottorivendicazioni.

Le caratteristiche dell'invenzione ed i vantaggi da esse derivanti risulteranno meglio dalla seguente descrizione di un esempio esecutivo non limitativo illustrato nei disegni allegati, in cui:

Le figg. 1 e 2 illustrano rispettivamente una sezione assiale schematica ed una sezione trasversale schematica di un cilindro secondo l'invenzione.

La fig. 3 illustra una sezione assiale di una forma esecutiva di un cilindro secondo l'invenzione.

La fig. 4 illustra una sezione assiale della camicia esterna cilindrica dentata.

La fig. 5 illustra una sezione assiale delle testate di chiusura della camicia cilindrica.

La fig. 6 illustra una vista dell'anima cilindrica .

La fig. 7 illustra un generico gruppo ondulatore con una coppia di cilindri dentati di cui uno superiore ed uno inferiore.

Con riferimento alle fig. 1 e 2 e 7, un gruppo ondulatore comprende una coppia di cilindri ondulatori 1 e 2 che sono dentati perifericamente e mutualmente ingranati fra loro. Un cilindro ondulatore, quello superiore 1 presenta un diametro relativamente grande ed è sopportato alle estremità di testa in modo girevole, nonché è azionato a rotazione. Il secondo cilindro ondulatore, inferiore, 2 presenta un diametro notevolmente più piccolo ed è sopportato in una culla di pressione formata da cinghie, coppie di rullini, od in altro modo. Il cilindro ondulatore inferiore 2 viene spinto con una forza prestabilita contro il cilindro ondulatore superiore 1.

Le fìgg- 1 e 2 illustrano molto schemati

la costruzione di principio del cilindro ondulatore inferiore secondo la presente invenzione. Il detto cilindro è formato da un'anima cilindrica 102 che presenta alle estremità di testa prolungamenti di sopporto a rotazione 202 grazie a cui l'anima cilindrica 102 è montata girevole folle all'intelaiatura di sopporto ad esempio del gruppo ondulatore. L'anima cilindrica 102 è alloggiata all'interno di una camicia cilindrica 302 che presenta un diametro interno maggiore del diametro esterno dell'anima cilindrica, formando così un'intercapedine cilindrica 402 fra le dette due parti. In via di principio, l'intercapedine non deve presentare chiusure sui lati di testa. Inoltre, se la camicia 302 presenta testate parziali o complete 502 attraverso le quali si estendono i prolungamenti di sop- . porto 202 dell'anima cilindrica 102, allora tali testate devono essere accoppiate in modo elastico ai prolungamenti di sopporto 202 dell'anima e cioè in modo tale per cui la camicia cilindrica, tubolare 402 possa eseguire movimenti trasversali rispetto all'anima cilindrica, almeno nei limiti dell'ordine di grandezza delle vibrazioni da smorzare. Ciò è evidenziato dagli elementi indicati con 602.

L'intercapedine 402 può contenere della semplice aria a pressione atmosferica, oppure a diverse sovrapressioni o depressioni oppure miscele di gas, fluidi liquidi o miscele di fluidi liquidi, con diverse viscosità, preferibilmente elevate, oppure sostanze estremamente viscose, o pastose, come grasso, o simili.

I fluidi liquidi possono essere acqua, olio, miscele di acqua od olio, polimeri di materie plastiche in forma liquida, e qualsivoglia tipo di liquido con le caratteristiche fisiche richieste allo scopo.

In alternativa, l'intercapedine 402 può essere riempita con una materia plastica solida di tipo elastico ed in particolare con un'elasticità ad elevata isteresi.

Le sostanze fluide che sono alloggiate nell'intercapedine 402 presentano preferibilmente caratteristiche tali, per cui generano un accoppiamento per attrito fra la camicia 302 e l'anima 102, essendo il coefficiente d'attrito tale da aumentare con l'aumento della differenza di velocità di rotazione fra anima e camicia.

La camicia tubolare 302 ruota quindi liberamente intorno all'anima flottando sostanzialmente su uno strato intermedio d'appoggio. La camicia è azionata a rotazione dal cilindro ondulatore superiore 1 contro cui è spinta ad esempio dalle cinghie 8. Anche l'anima viene trascinata a rotazione dalla camicia,

all'accoppiamento con la stessa attraverso il fluido o la sostanza solida di appoggio. La rotazione dell'anima è necessaria a garantire l'immagazzinamento di una sufficiente inerzia di moto che altrimenti la sola camicia non avrebbe. L'inerzia di moto è necessaria per garantire la massima indipendenza delle condizioni di moto della camicia da piccole variabili del prodotto o delle condizioni operative.

La massa di fluido od altro fa si che le vibrazioni della camicia vengono tradotte in variazioni di larghezza locale dell'intercapedine e pertanto in variazioni locali di velocità o gradienti locali di velocità che determinano localmente un incremento di attrito e quindi l'assorbimento della energia causata dalle vibrazioni con conseguente smorzamento delle stesse, almeno parziale.

L'anima 102 cilindrica è generalmente di acciaio pieno. La camicia può essere di acciaio o di qualsivoglia altro metallo assoggettato preferibilmente a trattamenti superficiali di indurimento, come ad esempio la tempra, oppure il rivestimento con strati di materiale duro, come carburo di tungsteno, cromo duro, ecc. e/o nitruri di titanio.

Lo spessore della camicia varia a seconda del diametro e questo ha limitazioni imposte dalla lun- ' ghezza. Generalmente con rapporti di lunghezza/diamentro maggiori di 10, il rapporto fra diametro/spessore della camicia è compreso fra 8:1 e 15:1, in particolare 10:1. Per lunghezze usuali di cilindri, lo spessore può variare fra 10 e 100 mm in particolare fra 20 e 50 in special modo fra 25 e 35%.

Per 1'intercapedine non sono necessarie misure eccessive. La stessa può essere spessa fra 0.1 e 5mm.

Con riferimento alle figg. 3 a 5, nelle stesse è illustrato un esempio costruttivo, assolutamente non limitativo del concetto inventivo.

L'anima 1 cilindrica con i prolungamenti 202 è infilata in un elemento di camicia 302 che presenta uno strato interno 3 di materia plastica elastica con elevata isteresi. La detta materia è presagomata per alloggiare delle testate 4 per chiudere la camicia a tenuta ed a rotazione, nonché con possibilità di sfalsamenti trasversali.

Vantaggiosamente lo strato 3 in corrispondenza delle testate della camicia 302 può presentare una rientranza d'alloggiamento delle testate di chiusura 4, in cui queste vengono correttamente posizionate e bloccate con la desiderata tenuta. Tali testate non hanno funzioni di sopporto della camicia 302, ma di semplice contenimento delle sostanze, fluidi o liquidi contenuti nell'intercapedine.

Lo strato di materia plastica interno 3, può operare direttamente come mezzo di smorzamento delle vibrazioni.

In combinazione fra detto strato di materia plastica e l'anima 102 è possibile prevedere un'intercapedine che viene riempita con aria o con altro fluido, in particolare con un liquido viscoso. In questo caso, il comportamento di assorbimento elastico o viscoso delle vibrazioni può venire tarato grazie alla combinazione di due o più strati con funzioni di appoggio della camicia 302.

Lo strato 3 può anche essere di materiale metallico e la sola intercapedine essere riempita con il fluido di appoggio.

Come risulta dalle figure, ed in particolare dalla figura 3 e 5, le testate 4 possono presentare in questo caso delle entrate di alimentazione e/o uscite di scarico 104 del fluido di appoggio e/o interposizione. Queste possono venire utilizzate semplicemente per il riempimento e/o rabbocco una tantum dell'intercapedine 402 col fluido di appoggio. In alternativa il fluido può essere fatto sempre circolare fra un serbatoio polmone e l'intercapedine, consentendo in tal modo di intervenire sui parametri fisici di composizione del fluido stesso, ad esempio con una regolazione di temperatura durante l'uso del cilindro.

Ovviamente le costruzioni illustrate non s'intendono limitative dell'insegnamento invernt ivo è esplicitato in precedenza e che può essere esteso anche ad altri tipi di cilindri sia nell'ambito dell'industria per la produzione del cartone sia in altri campi, nei quali si presentano uguali problematiche .

Claims (21)

1. RIVENDICAZIONI 1. Cilindro ondulatore smorzante comprendente una superficie esterna dentata, in cui i denti si estendono per un certa lunghezza assiale del cilindro (2), mezzi di sopporto a rotazione (202) intorno all'asse del cilindro stesso, e mezzi di azionamento a rotazione (1), caratterizzato dal fatto che è composto da un anima cilindrica sopportata girevole folle alle sue estremità e su cui è sopportata flottante, per mezzo di un materiale di interposizione o di appoggio, una camicia cilindrica perifericamente dentata.
2. 2. Cilindro secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto comprende: Un anima cilindrica (102) sopportata girevole folle alle sue estremità (202); Una coassiale camicia tubolare cilindrica (302), relativamente sottile ed accoppiata all'anima cilindrica solamente mediante un materiale, solido, fluido, cioè gassoso, liquido o pastoso ad elevata viscosità, ovvero che presenta caratteristiche di attrito crescente al crescere della velocità con riferimento ad un corpo di contatto con detto materiale ed un comportamento elastico; la camicia tubolare essendo esternamente dentata e essendo non vincolata in modo rigido con riferimento alla posizione radiale rispetto all'anima cilindrica.
3. 3. Cilindro secondo le rivendicazioni 1 o 2, caratterizzato dal fatto che il materiale di appoggio o di interposizione può essere costituito da un fluido, come un gas, un liquido, un liquido molto viscoso o ad esempio sotto forma di pasta, oppure da un materiale solido con un comportamento elastico ad elevata isteresi .
4. 4. Cilindro secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratteristiche dal fatto che le caratteristiche del fluido gassoso, liquido o pastoso devono essere tali per cui detti materiali presentano un coefficiente d'attrito rispetto alle superfici in contatto con gli stessi e cioè il mantello esterno dell'anima ed il mantello interno della camicia flottante che è crescente al crescere della velocità relativa fra camicia flottante e anima cilindrica.
5. 5. Cilindro secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che i fluidi di interposizione od appoggio possono essere previsti sia a pressione atmosferica, sia sotto pressione e sia in condizioni di depressione rispetto alla pressione atmosferica esterna.
6. 6. Cilindro secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che è possibile prevedere che la camicia (302) e l'anima cilindrica (102) formino, grazie ad esempio a testate (4) con tenuta a rotazione, una intercapedine (402) chiusa a tenuta ed in cui viene immesso il materiale di interposizione sostituibile dopo un prestabilito numero di ore di lavoro.
7. 7. Cilindro secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che in alternativa, l'intercapedine (402) chiusa a tenuta e formata dalla camicia cilindrica tubolare (202) e dall'anima cilindrica (302) presenta bocchettoni di alimentazione e bocchettoni di scarico (105) per l'alimentazione automatica od il rabbocco automatico del materiale d'interposizione, in questo caso del fluido d'interposizione o per generare una circolazione continua o ad intervalli del detto fluido, la quale circolazione è controllata in modo da generare condizioni dinamiche di equilibrio nella intercapedine (402), relativamente alla pressione e quantità di fluido .
8. 8. Cilindro secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che comprende in combinazione mezzi di circolazione del fluido d'appoggio o di interposizione e mezzi di rinnovamento e/o condizionamento costante od a passi alternati del fluido stesso, ad esempio relativamente al mantenimento di una prestabilita temperatura dello stesso o di una prestabilita composizione o condizione di miscelazione dei componenti del fluido.
9. 9. Cilindro secondo una o più delle precedenti rivendicazioni caratterizzato dal fatto che i mezzi di chiusura a tenuta (5) delle teste della camicia cilindrica, tubolare, dentata (302) sono tali da consentire, grazie ad elementi elasticamente cedevoli (602), spostamenti della camicia (302) in senso almeno trasversale rispetto all'anima (102).
10. 10. Cilindro secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che la camicia cilindrica (302) presenta un peso e/o un'inerzia di moto che sono piccoli rispetto a quelli dell'anima centrale (102).
11. 11. Cilindro secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che in dipendenza della lunghezza, il rapporto fra lunghezza e diametro del cilindro inferiore (2) e cioè della camicia (302) del cilindro inferiore (2) è maggiore di 10.
12. 12. Cilindro secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che la camicia (302) è relativamente sottile, ma comunque sempre di spessore tale da garantire la lavorazione della carta-
13. 13. Cilindro secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che il rapporto fra diametro del cilindro (2) e spessore della camicia (302) è compreso fra 8/1 e 15/1, preferibilmente circa 10/1.
14. 14. Cilindro secondo una o più delle psecetienti' rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che l'intercapedine o camera (402) oppure la differenza di diametro fra quello esterno (1) dell'anima e quello interno della camicia è compreso fra 0,1 e 5 mm in dipendenza anche del diametro e della lunghezza della camicia nonché della tipologia di materiale d'interposizione.
15. 15. Cilindro secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che può essere realizzato in qualsivoglia adatto materiale anche composito oppure composto da uno, due, tre o più strati.
16. 16. Cilindro secondo la rivendicazione 15, caratterizzato dal fatto che quali materiali è possibile utilizzare acciaio od altro metallo, preferibilmente assoggettato a trattamenti d'indurimento come tempra o rivestimento con strati duri del tipo di carburo di tungsteno o cromo duro o nitruri di titanio.
17. 17 . Cilindro secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che, l'intercapedine (402) può essere riempita da uno, due o più strati di materiale d'interposizione o di appoggio che formano un riempimento combinato.
18. 18. Cilindro secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che sia la camicia (302), che il materiale di riempimento dell'intercapedine (402) sono realizzati a doppio, triplo o multistrato.
19. 19. Cilindro secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che è previsto in combinazione con un ulteriore cilindro ondulatore (1) a cui è tangente, mentre detto ulteriore cilindro (1) è ingranato con i denti periferici, nei denti periferici del cilindro (2) ed i quali due cilindri (1, 2) fanno parte di un gruppo ondulatore per la fabbricazione di cartone ondulato.
20. 20. Cilindro secondo la rivendicazione 1 e una o più delle successive rivendicazioni 2 a 19, caratterizzato dal fatto che non presenta una dentatura esterna e/o non fa parte del gruppo ondulatore.
21. 21. Cilindro ondulatore smorzante, in tutto od in parte, come descritto, illustrato e per gli scopi su esposti.