MXPA00009847A - Calandria con dispositivo magnetico para ajustar la presion de contacto entre los cilindros - Google Patents

Abstract

Una calandra magnética que comprende un par de cilindros paralelos giratorios y un electroimán provisto con dos piezas polares, que se extienden paralelamente a los cilindros y se unen a una base común a través de una diversidad de núcleos magnéticos que tiene una disposición que es teóricamente simétrica con respecto de ambos, del plano medio transversal como un plano medio longitudinal de la calandria;una bobina y un solenoide de control localizados adyacentes a la pieza polar relevante que están devanados alrededor de cada uno de dichos núcleos,y la intensidad de la corriente que circula en la bobina estácontrola por una unidad de ajuste que a su vez estácontrolada por un unidad de control que recibe y procesa la lectura de flujo magnético que lleva a cabo el solenoide de control.

Description

CALANDRIA CON DISPOSITIVO MAGNÉTICO PARA AJUSTAR LA PRESIÓN DE CONTACTO ENTRE LOS CILINDROS La presente invención se refiere a calandrias, y en particular a 5 una calandria magnética provista con un dispositivo para ajustar la presión de contacto entre los cilindros. La calandria es conocida por ser una máquina fabricada en numerosos tipos diferentes para ejercer una acción de laminado en varios tipos de materiales (papel, hule, telas, etc.) que como productos acabados son en forma de láminas continuas o cintas. Por medio de una calandria es posible laminar, dar forma, acoplar, ahusar o dar un terminado superficialmente en varias formas a una o más láminas de material que pasan a través de un par de cilindros paralelos contrarrotativos. Dichos cilindros están prensados entre sí con una carga variable dependiendo del tipo de material y del procedimiento que se va a llevar a cabo, y generalmente son huecos para permitir el calentamiento y/o enfriamiento por medio de una circulación interna de fluido. En las calandrias de la técnica anterior, se genera la presión de contacto entre los cilindros impulsándolos uno contra el otro por medio de dispositivos mecánicos o hidráulicos que actúan en los pivotes de rotación y de soporte. Sin embargo, esta disposición convencional no asegura la uniformidad de la presión a lo largo de la línea de contacto, en particular para cilindros de cierta longitud. De hecho, el empuje ejercido en los pivotes MÉMBMil obviamente disminuye al incrementarse la distancia desde el soporte, así que los cilindros son generalmente convexos en el centro para poder ejercer dicho empuje disminuido en dicha área. Esta solución convencional tiene diversos inconvenientes que afectan tanto el trabajo de la máquina como la calidad del producto. Primero, la presión no uniforme causa vibraciones y por consiguiente ruido, así como un desgaste no uniforme consecuente de los cilindros. Además, el control de la presión de contacto no es ni fácil ni preciso porque no puede existir una presión excesiva en algunos puntos y/o una presión insuficiente en otros. Por lo que respecta al producto, el material que es prensado con una presión que varía a lo largo de su dimensión transversal no es perfectamente uniforme. Además, en un punto determinado, la presión también puede cambiar con el tiempo debido al desgaste irregular, al asentamiento, etc. para que un lote de material pueda ser tratado de forma ligeramente diferente al lote siguiente. Se logra superar parcialmente algunos de estos inconvenientes mediante la calandria magnética, en donde la presión de contacto entre los cilindros se obtiene por medio de un imán que genera un flujo magnético que es constante a lo largo de toda la longitud de los cilindros, que está elaborado de un material paramagnético o ferromagnético. El imán está provisto con piezas polares que se extienden a lo largo de toda la longitud de los cilindros para lograr por lo menos una presión casi constante a lo largo de la línea de contacto entre los cilindros.

Sin embargo, todavía esta disposición no proporciona la mejor operación en el caso más común en donde la calandria se utiliza para procesar materiales que pueden tener diferentes anchuras, en donde los cilindros no funcionan a lo largo de la longitud total pero justo en la longitud donde hace contacto con el material. Como resultado, en las porciones de extremo donde no existe material que sea prensado, los rollos tienden a tocarse provocando una irregularidad de la presión. De hecho, el acercamiento entre los cilindros provoca una reducción del espacio hacia las piezas polares y por lo tanto un incremento en la inducción magnética, con un incremento subsecuente en la fuerza de atracción entre los cilindros que es proporcional al cuadro de inducción. En la práctica, el fenómeno que ocurre es el fenómeno denominado "inestabilidad magnética" que provoca un cambio en la presión de contacto y por lo tanto irregularidad en el procesamiento clel material. Para adaptar de alguna manera la calandria a la anchura del material que se va a procesar, se han inventado imanes que están divididos en una diversidad de porciones móviles independientes. Sin embargo, tal disposición tiene una complejidad mecánica significativa e implica un procedimiento de ajuste un tanto difícil. Más aún, los resultados que se pueden lograr no son muy satisfactorios ya que no existe control en la regularidad real de la presión y no se puede evitar el fenómeno de inestabilidad magnética anteriormente mencionado.

Por lo tanto, el objetivo de la presente invención, es proveer una calandria magnética provista con un dispositivo para ajustar la presión de contacto que supera los inconvenientes anteriores. Dicho objetivo se logra por medio de un dispositivo de ajuste que detecta los cambios de flujo en cada uno de los núcleos en donde está dividido el electroimán de tracción de cilindro y ajusta la intensidad de la fuerza magnetomotriz (m.m.f) de cada núcleo para evitar la inestabilidad magnética y generar un flujo magnético constante e uniforme a lo largo de la longitud total del rollo. Por consiguiente, la ventaja principal del dispositivo de acuerdo con la presente invención, es generar una presión de contacto perfectamente regular y constante entre los cilindros calandradores gracias a la capacidad de "corte" que proporciona el dispositivo de ajuste. De esta forma, las vibraciones, el ruido y los defectos de producción se reducen considerablemente y además el desgaste es uniforme. Adicionalmente, se obtiene una elevada capacidad de reproducción de tratamiento, para que los lotes consecutivos de material sean considerablemente más homogéneos ya que las condiciones de producción son constantes. Una segunda ventaja de la presente calandria es que logra un calentamiento perfectamente uniforme de los cilindros debido a las corrientes parásitas (las corrientes denominadas de Foucault's) que se generan en la superficie de los cilindros a través del efecto del campo magnético que gira con respecto a los mismos. Como el calentamiento es uniforme a lo largo de la línea de contacto, contribuye también a lograr que las condiciones de trabajo sean uniformes. Más aún, este dispositivo de ajuste es mucho más simple y menos costoso en cuanto a su fabricación, que un dispositivo mecánico; y permite desarrollar fácilmente un sistema automático para el ajuste del procedimiento y para el registro de los parámetros de funcionamiento. Estas, así como otras ventajas y características de la calandria de acuerdo con la presente invención, serán evidentes para aquellos expertos en la técnica mediante la siguiente descripción detallada de una modalidad de la misma con referencia a los dibujos anexos, en donde: La figura 1 es una vista esquemática en sección transversal de la calandria; La figura 2 es una vista esquemática de dicha calandria de la lateral de salida del material procesado; y La figura 3 es una vista lateral esquemática del electroimán con su dispositivo relevante de ajuste. Con referencia a dichos dibujos, se describe la operación de una calandria de acuerdo con la presente invención, especialmente diseñada para la producción de cartón corrugado. Lo que se describe a partir de ahora es obviamente a modo de ejemplo no limitativo, ya que se puede aplicar, con sus respectivas modificaciones adecuadas, a otros tipos de calandrias, como se mencionó anteriormente. Los ejemplos de otras aplicaciones son el repujado, el acoplamiento de diferentes láminas (telas ahuladas, papeles plastificados, etc.), estiramiento, acabados de superficies y sucesivamente. La calandria que se describe en los dibujos comprende un cilindro superior 1 y un cilindro inferior 2 provistos con un dentado longitudinal que giran en sentido de las manecillas del reloj y que giran contra las manecillas del reloj, respectivamente, como se indica mediante las flechas relevantes. Los dos cilindros 1 , 2 están acoplados uno con el otro como un par de engranajes y una hoja de cartón 3 que pasa a través de ellos, y por consiguiente, toma una forma corrugada. Para obtener esto, la presión entre los cilindros a lo largo de la línea de contacto 4 es de aproximadamente 20-40 kN por metro y su temperatura aproximadamente varía de 130°C a 200°C. La presión de contacto es generada a través de un electroimán sustancialmente en forma de U colocado en una posición simétrica debajo del cilindro inferior 2 para contener una pieza polar 6 (Norte) en la lateral de salida del material y una pieza polar 7(Sur) en la lateral de entrada. Las dos piezas polares 6, 7, tienen una sección transversal igual y constante, que se extiende paralela a los cilindros 1 , 2 a lo largo de la longitud total L de los mismos y se unen a una base común 5 a través de una diversidad de núcleos magnéticos 8. Como se muestra claramente en la figura 2, los núcleos 8 tienen una disposición teóricamente simétrica con respecto al plano medio transversal cuyo núcleo central está colocado a través de dicho plano. En la práctica, los núcleos 8 preferiblemente están presentes en un número impar (tres, cinco, siete o más) y de una longitud descendiente desde el núcleo central hacia los de los extremos, mientras que su anchura y altura es constante. De esta forma, gracias a la simetría de las piezas polares 6 y 7, la calandria tiene una doble simetría teóricamente doble con respecto al plano transversal anteriormente mencionado y también con respecto al plano medio longitudinal. Cada pieza polar 6, 7 ejerce en ambos cilindros 1 , 2 una fuerza de atracción magnética en dirección perpendicular con respecto de su superficie, dichas fuerzas están indicadas mediante las flechas Fa1 , Fa2, Fb1 y Fb2, respectivamente. Gracias a la simétrica de la estructura del dispositivo, los componentes de atracción que actúan sobre los cilindros 1 , 2 en la dirección horizontal cancelan a su respectivo cilindro, mientras aquellos que actúan en dirección vertical añaden al otro una fuerza de atracción F1 , F2. La presión a lo largo de la línea de contacto 4, por lo tanto es igual a F1 + F2, dicha presión es uniforme a lo largo de la longitud total L de los cilindros 1 , 2. Se debe apreciar que la presión de contacto, no obstante sería generada aún si uno de los cilindros 1 , 2 estuviera fabricado de un material no magnético. En dicho caso sería igual solamente a F1 o F2, ya que el cilindro no magnético proporcionará solamente la fuerza de reacción de sus pivotes de soporte y de rotación. Es claro que si los cilindros 1 , 2 tienen una longitud diferente y/o la anchura del material 3 que se está procesando es más corta que la longitud de los cilindros, lo importante es que la presión sea uniforme a lo largo de la longitud de contacto de trabajo L'<L, es decir, la longitud del cilindro que verdaderamente está trabajando. El dispositivo de ajuste que se describe a continuación se utiliza para este propósito. Una bobina 9 para generar la m.m.f. y un solenoide de control 10 localizado junto a la pieza polar relevante 6, 7 que está devanado alrededor de cada núcleo 8. La intensidad de la corriente que circula en la bobina 9 (y por lo tanto la m.m.f. generada en la misma) está controlada por la unidad de ajuste relevante 11 , que a su vez está controlada por una unidad de control 12 que recibe y procesa la lectura de flujo magnético que lleva a cabo el solenoide 10. Con dicha disposición, el solenoide 10 puede detectar los posibles cambios en el flujo asociado en ese sitio y generado por la bobina 9, dicho flujo, es el flujo que pasa a través del núcleo 8 a la pieza polar y que define la atracción entre los cilindros 1 y 2. Se determina este cambio en el flujo, tanto en amplitud como en señal, mediante la unidad de control 12 y se utiliza para controlar la unidad de ajuste 11 para compensar dicho cambio a través de un cambio correspondiente en la corriente de la bobina 9. En otras palabras, la unidad 12 permite restaurar el valor de flujo preestablecido para el núcleo relevante 8 para que la m.m.f. se mantenga sin cambios. Es claro que en lugar de tener una unidad de control 12 para cada unidad de ajuste 11 sería posible utilizar una simple unidad de control central, que recibe las lecturas que llevan a cabo todos los solenoides 10 y que tenga la capacidad de controlar todas las unidades de ajuste 11. Se debe apreciar que los cilindros 1 , 2, a través de su efecto de rotación, están tendidos en un campo magnético giratorio que genera en su superficie, corrientes parásitas que son suficientes paira calentarlos en algunas decenas de grados. De hecho, considerando que la velocidad del cilindro periférico es de aproximadamente 4-5.5 m/s, existe una frecuencia de variación electromagnética sinusoidal de aproximadamente 25-35 Hz, con un valor de flujo total de 0.8-1.2 Wb/m2, obviamente constante a lo largo de la longitud que actúa sobre el material. Este efecto permite reducir el consumo de energía para calentar los cilindros desde el interior por medio de vapor o de otro fluido, y además logra que el calentamiento sea más uniforme. La contribución que proporcionan las corrientes parásitas depende de los parámetros de intensidad y frecuencia de variación de campo magnético anteriormente mencionados, así como de la conductividad del material del cilindro. La modalidad de dicha calandria, que se describe e ilustra en la presente de acuerdo con la invención, es obviamente justo un ejemplo susceptible a diversas variaciones. Particularmente, la forma, tamaño y posición de los cilindros 1 , 2 y de otros elementos (5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 , 12) que configuran el electroimán, se pueden cambiar de alguna forma de acuerdo con las necesidades específicas. De igual forma, la calandria puede comprender un número mayor de cilindros e ¡manes, y los cilindros se pueden poner lado por lado horizontalmente, en lugar de verticalmente, o pueden estar colocados con un eje vertical o inclinado en lugar de un eje horizontal.

Claims (7)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES 5

1.- Una calandria magnética que comprende al menos un par de cilindros paralelos giratorios (1 , 2) y al menos un electroimán provisto con dos piezas polares (6, 7) que se extienden paralelamente a dichos cilindros (1 , 2) al menos a lo largo de la longitud de contacto útil (U) caracterizada además porque dichas piezas polares (6, 7) están unidas a una base común (5) a 10 través de una diversidad de núcleos magnéticos (8) que tienen una disposición que es teóricamente simétrica con respecto de ambos, del plano medio transversal como del plano medio longitudinal de la calandria, una bobina (9) y un solenoide de control (10) localizado junto a la pieza polar relevante (6, 7) que está devanado alrededor de cada uno de los núcleos (8), 15 la intensidad de la corriente circula en dicha bobina (9) que es controlada por una unidad de ajuste (11) que a su vez está controlada por una unidad de control (12) que recibe y procesa la lectura del flujo magnético que lleva a cabo dicho solenoide de control (10).

2.- La calandria de conformidad con la reivindicación 1 , 20 caracterizada además porque cada pieza polar (6,7) se une a la base (5) a través de un número impar de núcleos magnéticos (8). MUMMMMÉM m i i li l JÉnJÉtÉÉl-t''

3.- La calandria de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizada además porque los diversos núcleos magnéticos (8) tienen diferentes longitudes.

4.- La calandria de conformidad con la reivindicación 2 ó 3, caracterizada además porque los núcleos magnéticos (8) tienen una longitud reducida desde el núcleo central hacia los de los extremos.

5.- La calandria de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada además porque cada unidad de ajuste (11 ) está controlada por una unidad de control relevante (12).

6.- La calandria de conformidad con una o más de las reivindicaciones 1-4, caracterizada además porque todas las unidades de ajuste (11 ) están controladas por una simple unidad de control (12).

7.- La calandria de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizada además porque los cilindros (1 , 2) están provistos de un dentado longitudinal y están acoplados uno con el otro como un par de engranajes.