MX2013004954A - Eje torcedor de alta velocidad. - Google Patents

Abstract

Con el Nuevo Eje Torcedor de Alta Velocidad se ha inventado una nueva forma de Torcer Hilos Hilados, Filamentos Continuos en uno o varios cabos, trabajando a Velocidades Superiores a los Sistemas de Torcido de hilo actuales. Se tuvieron que Eliminar varias partes: El Cursor y Formación del Balón, ya que se tuvo que Diseñar un pequeño Eje Motriz que soporta una Bobina de Plástico y en el otro extremo está guiada por un Soporte Guía con 3 Rodamientos de Bolas dispuestos a 120° grados uno del otro que permiten girar la Bobina sin que esta oscile y pueda sacarse fácilmente la bobina cuando el eje este parado. La diferencia principal del Nuevo Eje Torcedor de Alta Velocidad es que la Bobina esta sujetada en los Dos Extremos, lo que permite trabajar a velocidades muy altas y por ende Incrementar la Productividad hasta en un 50%, o sea, va a ayudar a la industria textil a ser más productiva. También, se puede adaptar este Eje Torcedor de Alta Velocidad a cualquier Maquina Textil que opere actualmente con el Sistema de Torcido Convencional.

Description

"EJE TORCEDOR DE ALTA VELOCIDAD" CAMPO DE LA INVENCION Este Eje Torcedor de Alta Velocidad se usara en la Industria Textil en la fabricación de Hilos Hilados a partir de Fibras Cortas que pueden ser de fibras naturales, artificiales y sintéticas.

Las Fibras Naturales pueden ser de origen animal, como: la lana, pelo de vicuña, pelo de llama, seda, etc. Las fibras vegetales son: el algodón, lino, yute, cáñamo, henequén, ramio, etc.

Las Fibras Artificiales son aquellas que provienen de productos renovables, tales como: la madera, el acetato de celulosa, xantato de celulosa (viscosa) y rayón. Por último las Fibras Sintéticas son derivadas de los productos no renovables, como, el petróleo, entre estas se encuentran: fibras cortas de nylon, poliéster, acrílico, polipropileno, así como las combinaciones de estas fibras, siendo las principales las mezclas de algodón con las sintéticas y con las artificiales, también las mezclas de todas estas con la lana.

Los sistemas de fabricación que se usan actualmente en la producción de hilos hilados son básicamente dos: 1.- Sistema Convencional: Maquinas Continuas de Hilado (Trocil) que realizan tres pasos al mismo tiempo: Estiraje, Torcido y Enrollado del hilo. 2.- Sistema de Turbina (Open end): También efectúa las tres operaciones de Estirado, Torcido y Enrollado al mismo tiempo, a mayor vejpcidad, pero de menor calidad. La ventaja de este sistema de turbina a parte de su productividad que es muy alta, es que puede trabajar con fibras muy cortas (desperdicio de proceso convencional). Los usos finales de los hilos producidos por ambos sus temas son: Sistema Convencional.- Los hilos producidos por este sistema se usan para fabricar todos los gruesos de hilos que existen en el mercado, con una calidad excelente. Estos hilos cubren todos los usos finales, es decir, se fabrican telas para ropa de dama, caballero, productos para el hogar y productos industriales.

El Sistema de Turbina (open end) se usa para la fabricación de hilos gruesos a partir de Fibras cortas (menores de 38 mm), no cubre la fabricación de hilos finos, ni todos los usos finales, fabricación de telas finas para dama: popelinas para camisas y telas finas de alta calidad.

OBJETIVO DE LA INVENCION El objetivo principal de este desarrollo es: 1. - Aumentar la productividad obtenida en el Sistema Convencional. 2. - Eliminar el uso del Cursor, ya que este, limita el aumento de velocidad por la fuerza centrifuga que genera. 3.- Eliminar el Balón del hilo, que también limita el aumento de velocidad.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Se ha escogido comparar el Nuevo Eje Torcedor de Alta Velocidad contra el Eje Torcedor que se usa en el Sistema Convencional, por las razones que se han expuesto anteriormente.

SISTEMA CONVENCIONAL DE HILADO (Fig. 1) Este Sistema Convencional de Hilado cubre las tres operaciones que se efectúan al mismo tiempo en las maquinas continuas de hilar (trociles). Estas operaciones son: El Estirado, El Torcido y El Enrollado.

Las Continuas de Hilar actualmente se fabrican de 300 a 600 posiciones por máquina. Cada posición lleva su Tren de Estiraje y un Eje que Tuerce y Enrolla el hilo producido. Esta posición es alimentada por una Bobina de Pabilo (cabo) que es estirado entre 25 y 35 veces para obtener el Haz de Fibras que forma el Grueso del Hilo.

El Grueso del Hilo como no se puede medir con un micrómetro, este se controla por La relación que hay entre una Longitud de hilo y el Peso de la misma, multiplicada por K (Constante) La siguiente fórmula explica esta operación: N = x L/P N = Número de hilo K = 0.5906 (Constante) L = Longitud en metros P = Peso en gramos Ejemplo: Se miden 10 m. de un determinado hilo y el peso de este hilo es de 1 gr., entonces se multiplica 10 x .5906 (Constante) y el resultado es 5.906 , es como se identifica este hilo.

El Haz de Fibras que compone un hilo al salir de los dos rodillos: Rodillo de Presión (1.1) y Rodillo Productor (1.2) (fig. 1) es inmediatamente Torcido por el Eje (1.9) que lleva insertada a presión la Bobina (1.10) donde se enrolla el Hilo (1.4) torcido. La operación de Enrollado se hace por medio del Cursor (1.5) que recorre el Anillo (1.6) debido al jalón de Hilo (1.4). Este Anillo va sujetado en la Regla (1.11) que sube baja con movimiento uniformemente acelerado y desacelerado respectivamente. Cuando se termina de llenar la Bobina (1.10), queda un paquete lleno (1.7). La Guía del eje torcedor (1.3) sirve para mantener el hilo en la misma posición con respecto al Rodillo Productor (1.2) y para fijar al Balón que forma el Hilo (1.4) al girar a alta velocidad.

La Velocidad del Eje fluctúa entre 4000 a 17000 revoluciones por minuto, siendo actualmente las más usadas entre 7000 y 12000 revoluciones por minuto.

El inconveniente principal de este Sistema de Torcido es que la Velocidad del Eje está limitada por la Fuerza Centrífuga que genera el Cursor (1.5). Para aumentar la velocidad y por ende la Productividad, hay que eliminar el Cursor.

Para aumentar la productividad de las fábricas textiles en la actualidad he inventado el Eje Torcedor de Alta Velocidad que no utiliza Cursor y puede funcionar en las Maquinas Continuas de Hilar.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS FIGURA 1.- Torcedor Convencional, corte transversal FIGURA 2.- Nuevo Eje Torcedor de Alta Velocidad, corte transversal FIGURA 3.- Nuevo Eje Torcedor, parte supérior: vista cenital y parte inferior: corte horizontal FIGURA 4.- Nuevo Eje Torcedor, parte superior: corte cenital, parte inferior: bobina con soporte guía FIGURA 5.- Nuevo Eje Torcedor, parte superior: vista cenital del disco flotante y de la bobina, parte inferior: corte transversal del disco flotante y de la bobina FIGURA 6.- Nuevo Eje Torcedor, corte transversal de una bobina de mayor diámetro y menor altura.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION El Eje Torcedor de Alta Velocidad (fig. 2) podrá usarse tanto en el Torcido de Hilos, como en el Retorcido de los mismos. Puede trabajar Filamentos Continuos o Hilos fabricados de Fibra Corta (hasta 38 mm) en uno o varios cabos, en otras palabras, podrá usarse en las Continuas de Hilar o en las Retorcedoras.

FUNCIONAMIENTO DE LA INVENCION El Eje motriz (2.9) soporta la Bobina (2.6) girando esta a la misma velocidad. Esto se Logra por medio del Soporte Guía (2.11) que va fijo al Eje (2.9). Al girar este eje las Escobillas (2.14) del Soporte Guía (2.11) se abren por la fuerza centrífuga que se genera apretando la base de la Bobina (2.6). La parte superior de la Bobina (fig. 3) es guiada por el Soporte (2.5) que lleva 3 Rodamientos de Bolas (2.15), dispuestos a 120 grados uno del otro, para evitar que ésta, oscile.

El haz de fibras que sale por el Rodillo Productor (2.2) y el Rodillo de Presión (2.1) es inmediatamente torcido por la Bobina (2.6) formándose el Hilo (2.4).

El hilo pasa primero por el Guía Hilo Fijo (2.3) (fig. 2) y después por el Disco Flotante (2.12) que va en el fondo de la Bobina (2.6) junto al Soporte Guía (2.11). El Disco Flotante (2.12) (fig. 5) es el que guía al Hilo (2.4) al centro de la bobina para que sea enrollado y almacenado en la parte interna de la misma, este disco flotante va cambiando de posición en la bobina a medida que ésta se va llenando de Hilo (2.7). La velocidad del Disco Flotante (2.12) es muy importante, porque de él depende que el enrollado de hilo sea el correcto. El hilo cambia de dirección porque al entrar al ^centro del disco por la fuerza centrífuga, hace que cambie de Vertical a Horizontal (fig. 2 y 5) hasta topar con la cara interior de la Bobina (2.6). Además el disco flotante debe de ser suficientemente ligero para permitir el paso del Hilo (2.4) distancia 0 a A (fig.5) por debajo del mismo, cuando se forma una Espira de hilo en la Bobina (2.6).

La función de Perno (2.13) (fig. 2 y 5) sirve para que el hilo 0 a A pase por debajo del mismo y además para que vaya subiendo el disco flotante, a medida que se va Depositando el hilo en la Bobina (2.6) En este Eje Torcedor de Alta Velocidad (fig. 2 y 5) no se utiliza el Cursor que se utiliza en el Sistema Convencional (fig. 1) por lo tanto se puede trabajar con velocidades muy altas (arriba de 20,000 revoluciones por minuto) que se tendrán que probar y evaluar.

Además elimina el Balón de hilo del sistema convencional, ya que este limita el aumento de velocidad. Esta eliminación contribuye a que se pueda trabajar a Velocidades más Altas y así incrementar la Productividad. También he eliminado del Sistema Convencional de Torcido: el Anillo, la Regla y el Mecanismo que hace que suba y baje la misma. Además se elimina El Consumo dé Aceite que se utiliza para lubricar los Anillos y los Cursores.

Cuando se úsa la Bobina Grande (fig. 6) se puede enconar el hilo producido (6.3) directamente sin la bobina (6.1).

TORCIDO Y ENROLLADO (FIG. 5) Para analizar cómo se Tuerce y se Enrolla los Hilos Hilados de Fibra Corta vamos a utilizar solamente una Revolución de la Bobina, ya que ésta operación se repite el número de veces que la Bobina gire. Si la Bobina gira a 8000 revoluciones por minuto, la operación se repetirá 8000 veces.

Cabe mencionar que una Torsión es el Giro de 360° de un Hilo sobre su Propio Eje.

Cuando la bobina da una vuelta, parte de esta se usa para enrollar el hilo producido por el Rodillo Productor (2.2) y la parte restante se usa para torcerlo,asi tenemos que: R = Revoluciones de la bobina para enrollar = E/3.1416 D Rl = Revoluciones de la bobina para torcer = 1 - E/3.1416 D R + Rl = 1 (igual a una vuelta de la bobina) Las Torsiones por Centímetro se calculan por la siguiente formula: Tpc = Rpm (bobina)/ E Tpc = Torsiones por centímetro Rpm = Revoluciones por minuto de la Bobina (2.6, fig. 2) E = Entrega en centímetros del Rodillo Productor (2.2, fig. 2) D = Diámetro interior de la bobina (2.6, fig. 5) El Rodillo Productor (2.2) trabaja a velocidad constante (Rpm), así también la bobina es decir, la máquina de hilado trabaja a velocidad constante, sin embargo, el de compensar esta disminución, aumenta la revolución que usa la bobina para poder enrollar la misma cantidad de hilo que produce el Rodillo Productor, o sea que la R va aumentando a medida que la bobina se va llenando y la Rl va disminuyendo, pero siempre las suma de las dos R + Rl = 1.

Por lo anterior, la Torsión en el hilo depositado en la bobina va también disminuyendo al desenrollar el hilo de la bobina, se suma la torsión por cada espira de hilo. De esta manera se compensa la variación de torsión que se produce cuando se esta llenando la bobina.

La Fuerza Centrifuga que genera el peso de la longitud del hilo 0 A (fig. 5) hace la compensación de la disminución de diámetro de la bobina (2.6).

Ejemplo: Se desea producir un hilo con 8 torsiones por cm.

Rpm (bobina) = 1 Tpc = 8 Tpc = Rpm/E E = Rpm/Tpc = 1/8 = 0.125 cm D = 5.08 cm (dos pulgadas) R = E/3.1416 D = 0.125/3.1416 x 5.08 = 0.125/15.9593 = 0.00783 vueltas R = 1 - R = 1 - 0.00783 = 0.99217 vueltas Cuando la bobina da 8000 Rpm, la entrega en un minuto será : E = 0.125 X 8000 = 1000 cm = 10 m Las Torsiones que lleva el hilo depositado en la bobina son: R = 0.99217 X 8000 == 7937.36 Las espiras que se formaron son: R = 0.00783 X 8000 = 62.64 Para que estas espiras se vuelvan torsiones, hay que sacar el hilo de la bobina axialmente, de esta manera se suman las dos torsiones, o sea, 7937.36 + 62.64 = 8000 Tpc = Rpm bobina/E = 8000/1000 = 8 CONCLUSIONES 1. - La Bobina (2.6) tuvo una velocidad de 8000 Rpm (fig.) 2 2. - El Disco Flotante (2.12) también participo de las mismas revoluciones 8000 Rpm 3. - La Longitud de hilo 0 A (fig. 5) dio 7937.36 revoluciones que son las torsiones Que lleva el hilo almacenado (2.7) (fig. 2). 4 .- El numero de espiras que se formaron en la bobina son 62.64, esto son las veces que el perno (2.13) del disco flotante (2.12) (fig. 2), paso sobre el tramo de hilo 0 A (fig. 5). Este perno es muy importante porque de él depende que se llene de hilo la bobina.

Claims (6)

Habiendo descrito suficientemente mi Invención como antecedente, la considero como una novedad y por lo tanto reclamo como de mi exclusiva propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1.- Un Torcedor de Alta Velocidad para proporcionar las torsiones necesarias a un hilo de fibra corta caracterizado porque está constituido por un Eje Motriz que mide aproximadamente la cuarta parte de tamaño del Eje del Sistema de Torcido Convencional; una Polea integrada al mismo eje, que es por donde recibe la fuerza motriz, un Separador que va colocado encima de la polea para soportar la Bobina y un Eje Guía que centra a la misma Bobina y la fija en la base para evitar los resbalamientos.

2. - El Eje Torcedor de Alta Velocidad de conformidad con la reivindicación No. 1, caracterizado por impartir las revoluciones por minuto a las Bobinas, una de diámetro menor a 5.08 cm. y otras de diámetro mayor a 5.08 cm. Estas Bobinas se usaran dependiendo del número de hilo a producir, para hilos gruesos (números debajo de 12 se usara la bobina de mayor diámetro, y números medios (de 13 a 24) se usara entre 5 y 10 cm. de diámetro.

3. - En Eje Torcedor de Alta Velocidad de conformidad con la reivindicación No. 2, caracterizado para el torcido de hilos finos (mayores del No. 24), se usa la Bobina de menor diámetro (menor a 5.08 cm.) la cual está guiada en la parte inferior por el Soporte Guía y además la sujeta para evitar resbalamientos. En la parte superior de la misma es guiada por un Soporte Guía compuesto por tres rodamientos de bolas dispuestos a 120 grados centígrados uno del otro, para evitar la oscilación de la Bobina cuando esta gira a alta velocidad.

4. - Un Eje Torcedor de Alta Velocidad para proporcionar las Torsiones necesarias a un hilo de fibra corta de conformidad con la reivindicación No. 1, caracterizado porque participa a la Bobina de las mismas revoluciones por minuto, para que tuerza y enrolle el hilo por el diámetro interior de la misma, un Disco Flotante que va por dentro de la misma Bobina, que sirve para guiar al hilo producido al centro de la misma y así este hilo pueda ser torcido y enrollado al mismo tiempo.

5. - Un Eje Torcedor de Alta Velocidad para proporcionar las torsiones necesarias a un hilo de fibra corta de conformidad con la reivindicación No. 1, caracterizado porque imparte la misma velocidad a la Bobina y al Disco Flotante. Este lleva un Perno que va fijo al mismo disco, colocado a una distancia determinada del centro del Disco Flotante. Este Perno controla el llenado de hilo en la Bobina y el diámetro interior del cilindro que forma el hilo almacenado.

6. - La adaptación del nuevo Eje Torcedor de Alta Velocidad es posible a las maquinas continuas de hilar a partir de la modificación de los ejes motrices del Sistema Convencional.