ES2308736T3 - Rodillo transportador y proceso para su montaje. - Google Patents
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Abstract
Un rodillo transportador (1) para aplicaciones de alta temperatura y conveniente para el uso en un ambiente sujeto a variaciones significativas de temperatura, caracterizado porque comprende: a) un carretel cerámico (2); b) en cada extremo (21, 22) del carretel cerámico (2), una tapa terminal (4) que comprende un casquillo metálico (41) y que presenta cierta circunferencia interna preparada para calzar sobre un extremo (21) del carretel cerámico; y c) interpuesto entre cada extremo (21, 22) del carretel cerámico (2) y la tapa terminal (4), un anillo de tolerancia (3) abierto de metal resiliente que posee una longitud inferior a la circunferencia interna de la tapa terminal (4) con una pluralidad de corrugaciones dispuestas en circunferencia.
Description
Rodillo transportador y proceso para su
montaje.
La presente invención se refiere a rodillos
transportadores utilizados en aplicaciones de alta temperatura, y
más específicamente a un conjunto de tapa terminal mejorado para
tales rodillos.
Un rodillo transportador utilizado en
aplicaciones de alta temperatura puede comprender un carretel
cerámico con tapas terminales metálicas. Típicamente, el carretel
cerámico comprende sílice en fusionado. Las tapas terminales
permiten un fácil montaje a un cojinete o rueda de accionamiento.
Por ejemplo, en aplicaciones de templado de vidrio, el carretel
cerámico soporta la hoja de vidrio, y las tapas terminales permiten
el acoplamiento mecánico al 10 mecanismo de accionamiento. Las tapas
terminales debe adherirse con firmeza al carretel, por medio de lo
cual el carretel puede girar a la velocidad deseada. En general la
rotación excéntrica no es deseable, dado que se generaría una
superficie de soporte despareja para la hoja de vidrio.
Las diferentes expansiones térmicas del carretel
cerámico y las tapas terminales metálicas dificultan la fijación de
las tapas terminales al carretel y pueden generar rotaciones
excéntricas. Se han propuesto varios métodos tendientes a superar
esta dificultad. La Patente Estadounidense 3.867.748 revela la
fijación de las tapas terminales a un carretel usando un adhesivo.
La Patente Estadounidense 4.242.782 propone la fijación de las tapas
terminales usando anillos o de goma. Los adhesivos o anillos pueden
plegarse y perder el poder de fijación a elevadas temperaturas dando
lugar a la rotación excéntrica del carretel y un deslizamiento entre
las tapas terminales y el carretel. Si, por accidente, el adhesivo y
el anillo o han sido sometidos a tales altas temperaturas, pierden
definitivamente su poder de sujeción de modo que aún cuando la
temperatura descienda a su valor normal, aún se observará el
deslizamiento. Por esta razón, la sujeción de las tapas terminales a
un carretel usando un 25 adhesivo o anillo O está limitada a
aplicaciones de baja temperatura (inferiores a 250ºC).
También se han utilizado conectores metálicos
para fijar una tapa terminal a un carretel.
La Patente Estadounidense 5.316.129 o la Patente
4.404.01 1 describen el uso de una bobina helicoidal entre el
carretel y la tapa terminal. La bobina incluye porciones curvas y
porciones rectas que permiten un contacto continuo entre la tapa
terminal y el carretel a pesar de los distintos coeficientes de
expansión térmica. La bobina de lados planos de este documento
comprende una serie sucesiva de porciones relativamente largas que
son relativamente delgadas. En estas condiciones, se observa una
flexibilidad significativa de los elementos de la bobina. En
consecuencia, para obtener un par suficiente en orden a fijar la
tapa terminal al carretel, es necesario pre-tensar
la bobina en un grado muy significativo. Si la temperatura se
incrementa accidentalmente (sobrecalentamiento momentáneo), el par y
en consecuencia la fijación de la tapa terminal a la bobina se
pierden. Por otra parte, cuando el sistema se enfría, el par no se
recupera. Las Patentes Estadounidenses 5.906.567 y 5.370.596
describen planchas bimetálicas curvas para fijar la tapa terminal al
carretel. La curvatura de las planchas bimetálicas se modifica con
la temperatura por medio de lo cual se mantiene una fijación segura
entre el carretel y la tapa terminal. El montaje y reparación de una
bobina de resorte o sistema bimetálico pueden, sin embargo, resultar
dificultosos. Además, tales conectores metálicos están
particularmente adaptados a rangos térmicos específicos (en general
de 400ºC y superiores).
Fuera de este rango, es posible observar
rotación excéntrica.
Es posible emplear sujetadores mecánicos para
fijar una tapa terminal a un carretel. La Patente Estadounidense
4.751.776 ilustra una tapa terminal que posee una distribución
anular de tornillos que se fijan a un casquillo sobre el extremo del
carretel. Los tornillos se aprietan para fijar la tapa terminal al
carretel, no obstante lo cual la expansión y contracción térmica
pueden aflojar los tornillos provocando rotación excéntrica y
deslizamiento. En este caso, los tornillos dañarán seriamente la
superficie de la bobina. Asimismo, se han calzado tornillos a una
superficie plana torneada sobre la cara del carretel en orden a
garantizar una rotación coaxial.
El montaje y reparación de tales manguito y
fijación lleva tiempo. FR 2.550.172 describe una tapa terminal que
incluye un collar metálico entre el carretel y la tapa terminal. La
tapa terminal se fija con un chaveta montada en una superficie plana
del carretel. El collar posee una expansión térmica superior a la
tapa terminal, y tiene por objeto compensar la diferencia en la
expansión térmica entre la tapa y el carretel. La Patente
Estadounidense 5.1 46.675 revela un tornillo que puede ser apretado
para forzar una placa metálica contra una planchuela en el carretel,
que comprime el carretel contra la superficie interna de la tapa
terminal. La tapa terminal incluye una abertura de acceso que
permite que el tornillo, la placa metálica y la tapa terminal se
suelden entre sí, evitándose de este modo que el tornillo se salga.
Efectivamente, la tapa terminal y el carretel se conectan a lo largo
de un solo eje, es decir, el tornillo. Los ciclos térmicos a través
de un solo eje de contacto pueden provocar rotación excéntrica y
desplazamiento de la placa metálica en relación con el carretel.
Este desplazamiento puede aún hacer que la placa se ponga en
contacto con el borde de la planchuela y que se quiebre el
carretel.
\newpage
Otro problema que a menudo se observa en los
rodillos transportadores del estado de la técnica radica en el
atascamiento. Por ejemplo, cuando el artículo transportado sea
bloqueado o en caso que se trabe el sistema, el mecanismo de
accionamiento seguirá andando y transmitirá un momento de torsión a
la tapa terminal. En estas condiciones, el carretel cerámico o los
medios de fijación se romperán. Las mismas consecuencias se observan
a largo plazo cuando el rodillo transportador es sometido a una
aceleración o desaceleración brusca.
Aún se necesita una tapa terminal capaz de
fijarse con firmeza y centrada a un carretel cerámico dentro de un
amplio rango de temperaturas de aplicación. La tapa terminal debe
ser capaz de resistir un sobrecalentamiento momentáneo y recuperar
su poder de sujeción cuando la temperatura vuelva a ser normal sin
provocar rotación excéntrica. La tapa terminal también debe ser
fácil de instalar. El rodillo transportador también debe ser capaz
de soportar un atascamiento o traba temporal de la línea así como
aceleraciones o desaceleraciones bruscas.
Estos objetivos y otros se logran a través de un
rodillo transportador conforme a la reivindicación 1. De hecho, el
anillo de tolerancia interpuesto entre la tapa terminal y el extremo
del carretel cerámico (también denominado cuello de cilindro)
sujetará con firmeza el carretel en la tapa terminal y garantizará
una transferencia de par muy eficiente y evitará la rotación
excéntrica del carretel. Además, en caso de un sobrecalentamiento
momentáneo, la tapa terminal y el anillo de tolerancia se expandirán
térmicamente en tanto las dimensiones del carretel cerámico no se
modificarán significativamente. En consecuencia, el poder de
sujeción del anillo de tolerancia disminuirá y el carretel comenzará
a deslizarse en la tapa terminal.
Cuando la temperatura vuelva al valor normal, la
tapa terminal y el anillo de tolerancia 10 recuperarán sus
dimensiones "normales" recuperándose por completo el poder de
sujeción. Es importante notar que durante este sobrecalentamiento
momentáneo, el carretel permanecerá coaxial con la tapa terminal
gracias al anillo de tolerancia.
Los anillos de tolerancia han sido descritos por
la Patente Estadounidense 3.061.386. Son descritos como hechos de un
metal resiliente con una pluralidad de corrugaciones dispuestas en
circunferencia de una altura y paso determinados, con la altura y el
paso de las corrugaciones significativamente más bajos que el
diámetro del anillo.
Típicamente, el paso es más bajo que el 10% del
diámetro y preferiblemente más bajo que el 8% del diámetro.
Típicamente, la altura es más baja que el 5% del
diámetro y preferiblemente más baja que el 3% del diámetro. La
Patente Estadounidense 3.1 42.887 indica un método de fabricación de
tales anillos de tolerancia. Este diseño es muy particular y puede
ser opuesto a una bobina de caras planas helicoidal. Debido a este
diseño particular, el anillo de tolerancia exhibe una flexibilidad
muy significativa. En el estado de la técnica se han descrito
numerosas variantes de anillos de tolerancia (alturas, pasos
variables, múltiples filas de corrugaciones alineadas o desplazadas,
....), las cuales son comercializadas por varias compañías.
En principio todas estas clases de anillos de
tolerancia pueden ser usadas. Es preferible contar con un anillo de
tolerancia abierto que posea una longitud menor que la
circunferencia interna de la tapa terminal dado que al introducirse
el cuello de cilindro en la tapa terminal provista del anillo de
tolerancia, debe ser capaz de adaptarse a las pequeñas variaciones
de dimensiones que podrían producirse durante la fabricación del
carretel o la tapa terminal. Podría ser conveniente disponer un
segundo anillo de tolerancia abierto paralelo al primero pero con
una abertura desplazada en orden a mejorar la coaxialidad del
carretel en la tapa terminal. Asimismo resulta muy beneficioso
contar con un paso relativamente limitado (inferior a 20 mm entre
dos ondas "highs") para obtener una mayor rigidez.
Es preferible contar con corrugaciones
orientadas hacia el interior de manera que en caso de deslizamiento,
éste se produzca únicamente con relación a la pareja "anillo de
tolerancia-tapa terminal" sin que se dañe la
superficie del carretel.
De acuerdo a una realización ventajosa de la
invención, al menos uno de los anillos de tolerancia está provisto
de al menos una lengüeta mientras que, en paralelo, el extremo
correspondiente del carretel cerámico esta provisto de una o más
muescas adaptadas para recibir a la o las lengüetas del anillo de
tolerancia. Esta disposición evitará el movimiento relativo en una
dirección axial entre el anillo de tolerancia y la bobina. Dado que
es preferible evitar la expulsión del carretel del anillo de
tolerancia en especial durante un sobrecalentamiento momentáneo (es
decir, cuando la presión ejercida sobre el carretel por el anillo de
tolerancia es mínima), es preferible tener la o las lengüetas
orientadas de modo que el extremo de aquellas coopere con la pared
de la muesca más cercana al extremo del carretel. En consecuencia,
el carretel sólo puede desplazarse ligeramente hacia su extremo
poniéndose en contacto con la base de la tapa terminal. Si estos
anillos de tolerancia provistos de estas convenientes lengüetas son
montados a ambos lados del carretel, todos los desplazamientos
relativos de aquél se evitan.
De acuerdo a otra realización, el anillo de
tolerancia está provisto de al menos dos lengüetas teniendo una de
ellas una orientación opuesta a la otra. En consecuencia, se impiden
todos los desplazamientos relativos de la bobina con respecto a un
solo anillo de tolerancia.
Según se ha indicado, la tapa terminal posee
cierta circunferencia interna para recibir un anillo de tolerancia y
un extremo de un carretel. Convenientemente, la tapa terminal está
provista de un escalón en orden a limitar los movimientos relativos
entre el anillo de tolerancia y ésta. De acuerdo a una realización
particularmente preferida, la tapa terminal está provista de un
canal adaptado para recibir el anillo de tolerancia. Por lo tanto,
se impiden los desplazamientos axiales del anillo de tolerancia con
relación a la tapa terminal aun en caso de un sobrecalentamiento
momentáneo. Resulta especialmente conveniente combinar la presencia
de las lengüetas sobre el anillo de tolerancia con el canal en la
tapa terminal para evitar todo desplazamiento relativo del carretel
en relación con la tapa terminal durante un sobrecalentamiento
momentáneo.
De acuerdo a una realización particular de la
invención, tanto la tapa terminal con el carretel cerámico reciben
una marca una vez que se montan. Ambas marcas se corresponden entre
si de modo que en caso de sobrecalentamiento momentáneo y perdida de
transmisión de par al carretel, el operador advertirá este fenómeno,
solamente verificando que las marcas están desplazadas. Entonces,
podría tomar las medidas necesarias.
La presente invención además se refiere a un
proceso de montaje de un rodillo transportador como el descrito.
Este proceso comprende los pasos de colocar un anillo de tolerancia
en el casquillo de una tapa terminal y forzar cada extremo del
carretel cerámico en la tapa terminal. El orden de los pasos es
importante, de lo contrario la posición del anillo de tolerancia en
relación con el carretel puede modificarse durante su inserción en
la tapa terminal. En general, el extremo del carretel cerámico es
colocado en la tapa terminal con el anillo de tolerancia con una
prensa hidráulica que ejerce una presión de varios cientos de
kg/cm^{2}, por ejemplo 1000 kg/cm^{2}.
En caso que el anillo de tolerancia esté
provisto de una o más lengüetas, el proceso comprende un paso
adicional de curvado de las lengüetas hacia el interior y alineación
del carretel de manera que aquellas que concuerden con las muescas
del carretel.
El rodillo transportador de acuerdo a la
invención puede ser utilizado para transportar una hoja o lámina
(por ejemplo de vidrio o metal) para cualquier tipo de tratamiento
térmico de aquellas o del recubrimiento aplicado sobre las mismas.
Este rodillo transportador es particularmente conveniente para
transportar artículos planos en un ambiente sujeto a variaciones
importantes de temperatura.
En orden a explicar de una mejor manera la
invención, se provee a continuación un método de implementación a
modo de ejemplo no limitativo con relación a los dibujos que se
acompañan Las Figuras 1, 2, y 3 son vistas en sección esquemáticas
de rodillos transportadores de 10 acuerdo a una realización de la
invención; y La Figura 4 ilustra un gráfico del par transmitido Nm)
vs. la temperatura (ºC).
En estas figuras, la referencia 1 describe en
general un rodillo transportador que comprende un carretel cerámico
2 que posee dos extremos 21 y 22. Una tapa terminal 4 con un
casquillo 41 está dispuesta sobre ambos extremos del carretel 2
(sólo la tapa terminal provista en el extremo 21 es ilustrada en la
Figura 1). Un anillo de tolerancia 3 se inserta en la tapa terminal
4. A tapa terminal 4 posee una superficie interna regular en la
Figura 1, mientras que las Figura 2 y 3 respectivamente ilustran una
tapa terminal 4 provista de un escalón 42 o canal 43 en orden a
limitar el desplazamiento del anillo de tolerancia 3 en la tapa
terminal.
El anillo de tolerancia puede estar provisto de
una lengüeta 31 que coopera con la pared de una muesca provista en
el extremo del carretel cerámico 21. En las Figuras 1 a 3, la
lengüeta coopera con la pared de la muesca más cercana al extremo 21
del carretel 2.
Se han conducido ensayos con un rodillo
transportador de acuerdo a la Figura 2 en orden a demostrar la
posibilidad de que el rodillo resista un sobrecalentamiento
momentáneo y recupere sus condiciones operativas normales cuando la
temperatura se normalice.
Un anillo de tolerancia abierto 3 con
corrugaciones orientadas hacia el interior (longitud 242 mrn; ancho
25 mm; altura 1.9 mm; paso 9.4 mm; acero inoxidable) se inserta en
una tapa terminal 4 (acero al carbón) con un diámetro interno de 80
mm. La operación se repite para la segunda tapa terminal. Ambos
extremos de un carretel 21 y 22 (diámetro 77 mm) son colocados a
presión en las tapas terminales 4. Este rodillo transportador está
pensado para trabajar a temperaturas que oscilen entre la marca
ambiente y 200ºC. El experto en el estado de la técnica advertirá
con facilidad a través de experimentos de rutina otras disposiciones
(metales distintos que funcionen a temperaturas diversas).
La Figura 4 ilustra el par transmitido (Nm) vs.
la temperatura (ºC). Puede 0bservarse que el par disminuye
progresivamente hasta aproximadamente 300ºC donde su valor es
inferior a 50 Nm cuando el carretel comienza a deslizarse.
Cuando la temperatura recupera la marca normal
(curva descendente), el par transmitido se incrementa rápidamente
para recuperar su valor original. A partir de los 300ºC, el carretel
deja de deslizarse. Luego de desarmar el rodillo transportador, se
ha observado que ambos extremos del carretel cerámico estaban en
perfecto estado sin presentar daños derivados del sobrecalentamiento
momentáneo. La fig. 4 también demuestra (líneas discontinuas) el par
transmitido (Nm) contra la temperatura (ºC) para un sistema según lo
descrito por la Patente Estadounidense 5.316.129. Tal sistema se
constituye de elementos relativamente largos y planos
Cuando el sistema está sujeto a calor, el par
transmitido disminuye progresivamente (curva A) hasta
aproximadamente 300ºC alcanzándose el límite de la elasticidad del
sistema. Es entonces que el par transmitido cae dramáticamente y el
rodillo comienza a deslizar en el tapa terminal. Cuando el sistema
recupera a marca normal (curva B), el sistema no recupera
enteramente el par original puesto que se ha excedido el límite de
la elasticidad del sistema. Cuando está sujetado de nuevo a el calor
y enfriar lo de nuevo (curvas C y D)), el mismo fenómeno se observa
con la consecuencia que después solamente de algunos ciclos de
calentamiento/enfriamiento, la transmisión del par es interrumpida,
teniéndose que sustituir el rodillo transportador. Tales rodillos
del transportador son claramente no convenientes para el uso en un
ambiente sujeto a variaciones significativas de temperatura. Al
contrario, el rodillo transportador de la invención ha demostrado
ser completamente satisfactorio para un uso tan exigente.
Claims (11)
1. Un rodillo transportador (1) para
aplicaciones de alta temperatura y conveniente para el uso en un
ambiente sujeto a variaciones significativas de temperatura,
caracterizado porque comprende:
a) un carretel cerámico (2);
b) en cada extremo (21, 22) del carretel
cerámico (2), una tapa terminal (4) que comprende un casquillo
metálico (41) y que presenta cierta circunferencia interna preparada
para calzar sobre un extremo (21) del carretel cerámico; y
c) interpuesto entre cada extremo (21, 22) del
carretel cerámico (2) y la tapa terminal (4), un anillo de
tolerancia (3) abierto de metal resiliente que posee una longitud
inferior a la circunferencia interna de la tapa terminal (4) con una
pluralidad de corrugaciones dispuestas en circunferencia.
2. Un rodillo transportador de acuerdo a la
Reivindicación 1 caracterizado porque el anillo de tolerancia
posee un paso inferior a 20 mm.
3. Un rodillo transportador de acuerdo a la
Reivindicación 1 o 2 caracterizado porque las corrugaciones
del anillo de tolerancia (24) se extienden hacia el interior.
4. Un rodillo transportador de acuerdo a la
Reivindicación 3 caracterizado porque una pluralidad de
anillos de tolerancia abiertos (3) se disponen entre cada extremo
(21, 22) del carretel cerámico (2) y la tapa terminal (4), en tanto
las aberturas de los anillos de tolerancia están desplazadas.
5. Un rodillo transportador (1) de acuerdo a
cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 4 caracterizado porque
al menos uno de los anillos de tolerancia (3) está provisto de por
lo menos una lengüeta (31) en tanto el extremo correspondiente (21)
del carretel cerámico (2) está provisto de una o más muescas (21 1)
adaptadas para recibir las lengüetas (31) del anillo de tolerancia
(3).
6. Un rodillo transportador de acuerdo a la
Reivindicación 5 caracterizado porque la/las lengüetas (31)
están orientadas de manera que el extremo de aquellas coopere con la
pared de la muesca (211) más cercana al extremo (21) del carretel
(2).
7. Un rodillo transportador de acuerdo a la
Reivindicación 6 caracterizado porque el anillo de tolerancia
está provisto de por lo menos dos lengüetas en tanto una de las
lengüetas posee una orientación opuesta a la otra.
8. Un rodillo transportador de acuerdo a
cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 7 caracterizado porque
la tapa terminal está provista de un escalón (42) o un canal
adaptado para recibir el anillo de tolerancia (3).
9. Un proceso de montaje de un rodillo
transportador de acuerdo a cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 8,
caracterizado porque comprende los pasos de:
a) colocar un anillo de tolerancia en el
casquillo de una tapa terminal;
b) colocar a presión cada extremo del carretel
cerámico en la tapa terminal.
10. Un proceso de acuerdo a la Reivindicación 9
caracterizado porque comprende los pasos adicionales de a')
curvar una o más lengüetas del anillo de tolerancia hacia el
interior y b') alinear el carretel de modo que la/las lengüetas
concuerde/n con la/las muesca/s correspondientes del carretel.
11. Uso de un rodillo transportador (1) de
acuerdo a cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 8 para transportar
artículos planos en un ambiente sujeto a variaciones importantes de
la temperatura.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| EP05447040A EP1693635A1 (en) | 2005-02-22 | 2005-02-22 | Ceramic conveyor roll with metal end caps and its assembly |
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|---|---|
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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