Mandril de bobinado para la producción de bobinas de material en banda.

Mandril de bobinado (1) para la producción de bobinas de material en banda,

que comprende una pared sustancialmente cilíndrica con miembros expansibles para bloquear torsionalmente núcleos de bobinado tubulares en dicho mandril, estando por lo menos una parte (11) de dicha pared realizada en fibras de carbono dentro de una matriz de resina de polímero; e incluyendo dichos miembros expansibles una pluralidad de elementos expansibles (23) que se expanden radialmente hacia afuera de dicha pared sustancialmente cilíndrica del mandril mediante el suministro de un fluido a presión; caracterizado porque una pluralidad de insertos (9) está prevista a lo largo de la longitud axial del mandril, estando dichos insertos (9) conectados a un conducto longitudinal (13) para la distribución del fluido a presión, extendiéndose en el interior de dicha pared sustancialmente cilíndrica por lo menos por parte de la longitud axial del mandril; y porque cada inserto (9) comprende por lo menos un asiento (21) para un elemento expansible, en conexión fluídica con dicho conducto longitudinal (13).

Mandril de bobinado para la producción de bobinas de material en banda.

Descripción

Campo técnico

La presente invención se refiere al campo de las máquinas para el procesado de papel y el elaborado de materiales en banda, en particular, pero no exclusivamente, papel tisú.

Estado de la técnica

En la producción de bobinas de material en banda, en particular, pero no exclusivamente, papel tisú, frecuentemente se utilizan mandriles de bobinado expansibles, equipados con uno o más núcleos realizados en cartón u otro material de poco peso, alrededor de los que se bobina la cantidad de material en banda requerida, para formar un carrete o rollo. Dicho rollo, una vez que el mandril de bobinado se ha retirado, se puede cortar en rollos de menor tamaño con una longitud axial más corta, para su embalaje y comercialización. En algunos casos, se prevén varios núcleos alineados axialmente en el mandril, con el fin de bobinar simultáneamente una pluralidad de rollos con la misma dimensión axial que la de la bobina acabada.

El documento WO-03/074398 describe una máquina para bobinar material en banda en mandriles de bobinado del tipo mencionado anteriormente.

Los documentos US-A-5.379.964, US-A-6.454.204, EP-A-0 322 864 y EP-A-0 850 867 describen mandriles de bobinado realizados por lo menos parcialmente en resina sintética reforzada con fibra de carbono. Dichos mandriles prevén sistemas de bloqueo mecánico que funcionan de formas diferentes. Los elementos de bloqueo que sobresalen del mandril para bloquear el núcleo de bobinado en el mismo se controlan mediante miembros internos.

Sumario de la invención La invención se refiere a mandriles expansibles del tipo descrito anteriormente, que resultan particularmente eficientes y fiables, resistentes al desgaste y adecuados para retener y bloquear de forma segura los núcleos de bobinado durante el proceso de bobinado. De acuerdo con algunas formas de realización, la invención propone mandriles adecuados para reducir el peso y la inercia de giro, lo que proporciona una buena rigidez, robustez y resistencia al desgaste, así como velocidades críticas elevadas.

Sustancialmente, según una primera forma de realización, se prevé un mandril de bobinado para la producción de bobinas de material en banda, con una pared realizada por lo menos parcialmente en fibras de carbono, por ejemplo mediante el bobinado de fibras o filamentos continuos dentro de una matriz de resina que, a continuación, experimenta polimerización y/o reticulación. Se proporcionan miembros neumáticos expansibles a lo largo de la pared del mandril, para bloquear torsional y axialmente los núcleos tubulares en dicho mandril.

En las formas de realización prácticas, según la invención, los elementos que bloquean el núcleo de bobinado en el mandril son deformables, preferentemente elásticamente, bajo el efecto de la presión de un fluido, preferentemente aire. De este modo, cuando el mandril no está en funcionamiento, los elementos de bloqueo expansibles preferentemente se encuentran completamente retraídos en asientos respectivos y no sobresalen de la superficie exterior de la pared cilíndrica del mandril. De este modo, dichos miembros no interfieren con la inserción o extracción de los núcleos de bobinado, lo que reduce el desgaste y, al mismo tiempo, facilita las operaciones de inserción y extracción. Bajo la presión del (líquido o gaseoso) fluido, los miembros expansibles se deforman, sobresaliendo de la superficie cilíndrica exterior de la pared del mandril. Sustancialmente, los propios elementos deformables, bajo la presión del fluido, forman el miembro que coopera con el núcleo, bloqueándolo en el mandril. Dicho de otro modo, el miembro expansible se hincha debido al efecto del fluido bajo presión y sobresale de la superficie del mandril, presionando con una parte contra la superficie interior del núcleo de bobinado tubular fijado en el mandril.

En algunas formas de realización, los miembros expansibles comprenden una pluralidad de elementos expansibles, preferentemente neumáticos, que se expanden radialmente hacia la parte exterior al suministrarles un fluido a presión, por ejemplo y preferentemente aire. El fluido a presión se suministra por ejemplo mediante un conducto longitudinal que se extiende a lo largo de por lo menos una parte de la cavidad interior del mandril y prevé una válvula en un extremo de dicho mandril.

En algunas formas de realización preferidas de la invención, se dispone por lo menos un inserto a lo largo del mandril, conectado al conducto longitudinal para la distribución del fluido a presión, extendiéndose en el interior de dicha pared sustancialmente cilíndrica por lo menos por una parte de la longitud axial del mandril. Preferentemente, el inserto comprende por lo menos un asiento para un elemento neumático expansible, en conexión fluídica con dicho conducto longitudinal. Preferentemente, se prevén varios insertos distribuidos a lo largo de la longitud axial del

mandril. En las formas de realización preferidas de la invención, cada inserto prevé por lo menos dos asientos, preferentemente tres asientos, para los elementos expansibles neumáticos respectivos, escalonados angularmente entre sí, preferentemente en un paso angular constante entre un asiento y el otro.

En algunas formas de realización preferidas de la invención, la pared sustancialmente cilíndrica se forma a partir de una pluralidad de partes tubulares realizadas en fibra de carbono y uno o más insertos; dichas partes tubulares están interconectadas mediante dichos insertos, así, la superficie exterior del mandril está formada en parte de los insertos, que se pueden realizar en metal, por ejemplo un metal de poco peso como un aluminio o sus aleaciones.

En algunas formas de realización preferidas de la invención, la superficie exterior del mandril, formada de partes tubulares realizadas en fibra de carbono y uno o más insertos, está cubierta de un revestimiento metálico o cerámico que mide unas décimas de milímetro (por ejemplo, 0, 3 mm) . De este modo, se pueden solucionar los problemas relacionados con la abrasión del núcleo, generalmente realizado en cartón, en la cara exterior del mandril. Debido a la falta de uniformidad del material miembro del mandril (fibra + inserto realizado en aluminio u otro material) , puede resultar necesario recurrir a un revestimiento intermedio realizado en un material que se “una” de forma efectiva a ambos materiales del mandril. A continuación, se cubre el revestimiento intermedio con el material que, a su vez, será afinado. Esta solución permite el afinado sin problemas de la totalidad del mandril debido a que el afinado del mandril se realiza en un material uniforme. Obviamente, el mandril acabado no tendrá el revestimiento en las zonas expansibles (es decir, en las paredes elásticas expansibles) . En la práctica, durante la construcción del mandril, se puede prever un “tapón” en dichas zonas con anterioridad a la aplicación de material metálico/cerámico. Posteriormente, se aplica el revestimiento metálico/cerámico, se afina el mandril y, finalmente, se retira el “tapón”, obteniendo de este modo un mandril formado por partes de fibra de carbono tubulares e insertos metálicos, con un revestimiento metálico/cerámico afinado continuo, excepto en las áreas expansibles.

Preferentemente, los insertos están provistos de medios para la conexión o interfaz para conectar los insertos a las partes tubulares de fibra de carbono. En algunas formas de realización, cada uno de dichos insertos puede prever una superficie sustancialmente cilíndrica que define, con las superficies exteriores de dichas partes tubulares de fibra de carbono, la superficie exterior del mandril. Adyacentes a dicha superficie sustancialmente cilíndrica, se pueden prever unas superficies troncocónicas para la conexión a las partes tubulares conectadas al inserto respectivo. Las partes tubulares de fibra de carbono presentarán, en su parte interior, unas superficies troncocónicas complementarias, obteniendo de este modo un acoplamiento recíproco entre los insertos y las partes tubulares de fibra de carbono. De forma alternativa, para proporcionar la conexión entre las partes tubulares y el inserto respectivo, se pueden utilizar superficies cilíndricas con un ranurado, por ejemplo del orden de 0, 2 mm, para mejorar la adhesión entre las partes tubulares de fibra y los insertos, mediante el uso de adhesivo. En esta configuración, existe una reducción poco significativa en la resistencia a la fuerza/tensión transmitida entre los dos materiales de las partes tubulares y el inserto, respectivamente, durante el uso normal del mandril, pero se consigue una... [Seguir leyendo]

1. Mandril de bobinado (1) para la producción de bobinas de material en banda, que comprende una pared sustancialmente cilíndrica con miembros expansibles para bloquear torsionalmente núcleos de bobinado tubulares en dicho mandril, estando por lo menos una parte (11) de dicha pared realizada en fibras de carbono dentro de una matriz de resina de polímero; e incluyendo dichos miembros expansibles una pluralidad de elementos expansibles (23) que se expanden radialmente hacia afuera de dicha pared sustancialmente cilíndrica del mandril mediante el suministro de un fluido a presión; caracterizado porque una pluralidad de insertos (9) está prevista a lo largo de la longitud axial del mandril, estando dichos insertos (9) conectados a un conducto longitudinal (13) para la distribución del fluido a presión, extendiéndose en el interior de dicha pared sustancialmente cilíndrica por lo menos por parte de la longitud axial del mandril; y porque cada inserto (9) comprende por lo menos un asiento (21) para un elemento expansible, en conexión fluídica con dicho conducto longitudinal (13) .

2. Mandril de bobinado según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos elementos expansibles (23) son 15 elementos expansibles neumáticos.

3. Mandril de bobinado según la reivindicación 2, caracterizado porque dicho fluido a presión es aire.

4. Mandril de bobinado según la reivindicación 1, 2 o 3, caracterizado porque dichos elementos expansibles (23)

son deformables debido al suministro de dicho fluido a presión, de manera que sobresalgan de dicha superficie sustancialmente cilíndrica del mandril y que, en ausencia de presión de fluido, dichos elementos expansibles (23) estén completamente retraídos en unos respectivos asientos (21) , de manera que no sobresalgan de la superficie exterior de dicha superficie sustancialmente cilíndrica del mandril.

5. Mandril de bobinado según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cada uno de dichos insertos (9) incluye por lo menos dos asientos (21) para los elementos expansibles correspondientes dispuestos en posiciones escalonadas angularmente alrededor del eje del mandril.

6. Mandril de bobinado según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la pared

sustancialmente cilíndrica del mandril está compuesta de una pluralidad de partes tubulares (11) realizadas en fibras de carbono en una resina de polímero y de uno o más de dichos insertos (9) ; estando dichas partes tubulares (11) conectadas entre sí mediante dichos insertos (9) .

7. Mandril de bobinado según la reivindicación 6, caracterizado porque cada uno de dichos insertos (9) presenta una superficie sustancialmente cilíndrica que define, junto con las superficies exteriores de dichas partes tubulares de fibra de carbono (11) , una superficie sustancialmente cilíndrica.

8. Mandril de bobinado según la reivindicación 7, caracterizado porque dicha superficie cilíndrica presenta un recubrimiento sustancialmente continuo. 40

9. Mandril de bobinado según la reivindicación 8, caracterizado porque dicho recubrimiento comprende por lo menos una capa metálica o cerámica.

10. Mandril de bobinado según las reivindicaciones 6, 7, 8 o 9, caracterizado porque cada uno de dichos insertos (9)

incluye: un cuerpo central (9A) que contiene dicho uno o más asientos (21) para los elementos expansibles (23) ; y unos extremos axiales (9B) que forman cada uno de los mismos una superficie de interfaz para fijar dicho inserto (9) a las partes tubulares (11) respectivas.

11. Mandril de bobinado según la reivindicación 10, caracterizado porque dichos extremos axiales (9B) presentan 50 una superficie exterior inclinada, formando preferentemente una forma aproximadamente troncocónica, o una superficie cilíndrica, estando dicha superficie preferentemente ranurada, para facilitar el anclaje de las partes tubulares (11) .

12. Mandril de bobinado según la reivindicación 10 u 11, caracterizado porque dicho cuerpo central presenta una 55 superficie exterior sustancialmente cilíndrica provista de unas cavidades para alojar dichos elementos expansibles (23) .

13. Mandril expansible según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque: cada uno de dichos insertos (9) presenta una cavidad pasante axial, en la que está contenido un miembro cilíndrico (33) , con un 60 orificio axial para el paso de dicho conducto longitudinal (13) ; coincidiendo con cada inserto (9) , dicho conducto longitudinal presenta por lo menos una salida (35) para el fluido a presión; y dicho miembro cilíndrico (33) está fijado axialmente al conducto longitudinal, formando unos pasos para el suministro del fluido a presión procedente de dicha por lo menos una salida (35) en los canales de distribución (31) formados en dicho inserto (9) y en conexión fluídica con dichos elementos expansibles (23) .

14. Mandril expansible según las reivindicaciones 12 y 13, caracterizado porque dichos canales de distribución (31) comprenden una ranura en forma de anillo (39) y unos pasos sustancialmente radiales que se extienden desde dicha ranura en forma de anillo (39) hacia dichas cavidades para alojar los elementos expansibles (23) .

15. Mandril de bobinado según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichos elementos expansibles (23) están formados por volúmenes de fluido a presión por lo menos parcialmente contenidos por un diafragma deformable.

16. Mandril según la reivindicación 15, caracterizado porque dicho diagrama deformable está realizado en un 10 material elástico, preferentemente caucho.

17. Mandril de bobinado según la reivindicación 12, caracterizado porque cada cavidad para cada inserto (9) contiene un elemento expansible (23) que comprende una pared elásticamente deformable con un labio de anclaje y sellado (23A) fijado en la cavidad respectiva por medio de una brida de bloqueo (25) que retiene dicho labio de anclaje y sellado (23A) en el interior de una ranura prevista en la cavidad de contención correspondiente.

18. Mandril de bobinado según una o más de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque dichos elementos expansibles (23) están alojados en el interior de orificios radiales correspondientes previstos en la pared sustancialmente cilíndrica realizada en fibras de carbono dentro de una matriz de polímero y definiendo dicha pared

sustancialmente cilíndrica del mandril.

19. Mandril de bobinado según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el mismo presenta unos extremos finales metálicos (5, 7) , estando por lo menos uno de dichos extremos asociado con unos medios para la activación de los miembros expansibles.

20. Mandril de bobinado según la reivindicación 19, caracterizado porque por lo menos uno de dichos extremos (5, 7) está realizado en dos partes, una primera parte fijada de forma irreversible al mandril con un cuerpo hueco para permitir el acceso al interior del mandril, y una segunda parte fijada de manera amovible a dicha primera parte.

21. Mandril de bobinado según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichos insertos (9) están realizados en material metálico, preferentemente aluminio.