ES2252790T3 - Procedimiento y aparato de estabilizacion y vuelta de cinta continua mediante aleron. - Google Patents

Abstract

APARATO Y PROCEDIMIENTO PARA ESTABILIZAR Y CAMBIAR LA DIRECCION DE UNA CINTA DE PAPEL CONTINUO QUE SE DESPLAZA EN UNA TRAYECTORIA DE CINTA ENTRE DISPOSITIVOS PARA MANIPULARLA. EL APARATO INCLUYE UN ALA QUE TIENE UN EXTREMO DELANTERO BULBOSO QUE SE ESTRECHA HASTA UN EXTREMO POSTERIOR (10), Y EL ALA TIENE UNA PRIMERA Y UNA SEGUNDA SUPERFICIE ENFRENTADAS. EXISTE UNA SUPERFICIE COPLANAR (12) QUE SE PROLONGA A PARTIR DEL EXTREMO POSTERIOR DEL ALA PARA DEFINIR UNA SUPERFICIE ACTIVA CON LA SEGUNDA SUPERFICIE DEL ALA. LA CINTA DE PAPEL (1) ESTA DISPUESTA PARA QUE SE DESPLACE EN RELACION CON LA SUPERFICIE ACTIVA (12) Y A LO LARGO DE ELLA CON UNA SEPARACION, DE TAL MANERA QUE LA INTERACCION ENTRE LA SUPERFICIE ACTIVA Y EL AIRE DE LA CAPA LIMITROFE ASOCIADA CON LA CINTA EN MOVIMIENTO SIRVE TANTO PARA ESTABILIZAR COMO PARA MODIFICAR LA DIRECCION DEL AIRE DE LA CAPA LIMITROFE Y DE LA CINTA EN MOVIMIENTO.

Description

Procedimiento y aparato de estabilización y vuelta de cinta continua mediante alerón.

La invención se refiere a un aparato de estabilización de hoja no motorizado en el que un plano aerodinámico está configurado específicamente para utilizar la capa límite de aire asociada con una hoja móvil para estabilizar la hoja y para facilitar cambios en el recorrido de la hoja según se desee con mínimo rozamiento y sin el uso de aire suministrado externamente.

En la fabricación de tejido (papel poroso de poco peso), hay en general una separación espacial (arrastre) entre la salida de la sección secadora del papel máquina, tal como la secadora de cilindros yanqui, y la zona de devanado donde el papel se bobina en rollos para procesado adicional siguiente en alguna posición típicamente remota con respecto a la maquinaria de fabricar papel. Esta separación espacial proporciona aislamiento de la devanadora de la máquina de papel, a la vez que acomoda operaciones intermedia tal como calandrar (control de uniformidad volumétrica), hender (cortar la anchura del papel "fabricado" en múltiples anchuras más estrechas), controlar el calibre (medición en tiempo real y ajuste del peso unitario y/o humedad del papel), y repulpar (recogida, trituración y reconstitución como pulpa reciclada) el papel no enrollado, tal como al comienzo o al romperse una hoja. Cada unas de estas operaciones intermedias tiene un efecto estabilizante en la hoja, aunque al mismo tiempo puede imponer requisitos especiales en la posición y firmeza de la hoja. Dado que estos dispositivos pueden estar o no en uso continuamente, se debe prever unos medios en el recorrido de la hoja para compensar el estado de no uso.

Se ha empleado históricamente varios medios para controlar la hoja cuando pasa de la sección de secado de la máquina de papel a la devanadora. Estos incluyen tubos o rodillos curvados, tubos o rodillos rectos, y chapas planas grandes u otros dispositivos similares. La naturaleza del tejido es tal que tiene un volumen sustancial, estando compuesta la superficie de una multitud de fibras de pasta que irradian hacia fuera. Estas fibras se rompen fácilmente por el contacto firme con dispositivos estacionarios rígidos tales como rodillos o tubos, dando lugar a la producción de un polvo de papel sumamente fino que presenta una situación de peligro de incendio y un peligro para la salud de los operarios mediante la introducción en los pulmones. La cantidad de este polvo presente en el aire del lugar de trabajo está sometida ahora a regulación federal y estatal, y su generación es un problema preocupante. Idealmente, el contacto físico con la hoja virgen se deberá evitar totalmente, pero esto no es ni práctico ni posible.

Los medios más populares de cambiar el recorrido de la hoja mediante el proceso de fabricación de tejido es el tubo rígido, curvado o recto, debido a su simplicidad y costo mínimo. El método de tubo tiene tres problemas importantes inherentes a su uso. El primero es que la hoja está en contacto firme con el tubo, teniendo que aplicar así tensión adicional a la hoja. En segundo lugar, dado que el papel es abrasivo (aunque sea un tejido delicado blando) el tubo se desgastará y habrá que sustituirlo periódicamente. En tercer lugar, una vez que la hoja está en contacto con el tubo, tiende a permanecer unida a la superficie curvada del tubo, precisándose así tensión adicional para soltar la hoja. Típicamente, se recogerán partículas de polvo cerca del punto de rotura, formando una extensión del tubo que eventualmente se rompe, cayendo sobre la hoja y contaminando la hoja o rompiéndola. El tubo rígido simple es eficaz al controlar la hoja y reducir las vibraciones de la hoja, aunque requiere limpieza frecuente y sustitución periódica.

Otro estabilizador de hoja popular y sistema de transporte de hoja es del estilo de chapa plana grande. Estas chapas miden típicamente varios pies en la longitud en la dirección de la máquina y son efectivas para sujetar hojas que están sometidas a corrientes de aire muy fuertes tales como las emitidas por el depósito de papel estropeado el sistema repulpador. Dado que esta chapa plana grande ocupa en general la mayor parte del arrastre entre el cilindro de secadora y el elemento de máquina siguiente, se debe mover al tiempo del inicio o rotura de hoja para proporcionar a la hoja un recorrido sin obstáculos transversal al depósito de papel estropeado del sistema repulpador. El movimiento de esta chapa requiere el uso de un elemento accionado mecánicamente que aumenta la complejidad total del sistema. La chapa de estilo plano exhibe dos problemas que son perjudiciales.

Primero: la longitud en la dirección de la máquina es tal que la hoja puede colapsar alternativamente contra la superficie de la chapa, después separarse de la chapa y posteriormente colapsar de nuevo (vibrar), dando lugar a la generación de polvo debido al contacto físico que a su vez aumenta la tensión total de la hoja. Además, para proporcionar suficiente rigidez estructural, la chapa se debe hacer con cierto grosor finito para acomodar la inclusión de refuerzo estructural interno. Como resultado de este grosor, los extremos de entrada y salida se configuran (generalmente redondean) para facilitar la entrada y salida suaves. El comportamiento de estos extremos curvados es similar al diseño del tubo rígido, a excepción de que la tendencia a la unión de la hoja a la superficie adyacente es más agresiva porque el radio empleado es mayor que el del tubo rígido típico.

Se ha facilitado otras soluciones de disposición sin contacto. En DE 91 09 313 se describe un dispositivo que puede estabilizar la hoja. Sin embargo, este dispositivo depende de estar conectado a una fuente de aire que se puede introducir mediante boquillas para crear una capa límite de aire entre la hoja móvil y la disposición de plano aerodinámico. La necesidad de tal fuente de aire introduce una disposición bastante complicada que también tendrá la desventaja de consumir energía para recibir aire a presión. También EP 461 812 describe un dispositivo sin contacto para estabilizar una hoja móvil. Sin embargo, este dispositivo solamente es efectivo al reducir la vibración de borde y no pueden ser utilizados para estabilizar la hoja móvil en toda la zona en la dirección transversal ni ser efectiva para cambiar la dirección de la hoja.

Por consiguiente, un objeto de la invención es proporcionar un aparato de estabilización de hoja no motorizado para superar las deficiencias antes mencionadas de los dispositivos convencionales.

Resumen de la invención

La maquinaria usada en la fabricación de hojas de material tal como tejido (papel poroso de poco peso) se dispone por lo general de tal forma que dé lugar a una distancia donde la hoja móvil no está en contacto ni bajo control directo de la maquinaria. En estos arrastres entre elementos de máquina, la hoja móvil está sometida a la influencia de corrientes de aire aleatorias, influencia que es más perturbadora a medida que aumenta la distancia. Puesto que la hoja se mueve típicamente a alta velocidad (4000 a 6000 pies (1219 a 1828 m) por minuto), induce movimiento del aire junto a y en ambos lados de la hoja. Esta capa límite de aire avanza en la misma dirección que la hoja y a una velocidad que se aproxima a la de la hoja. Sumergiendo un estabilizador de plano aerodinámico diseñado específicamente en esta capa límite, la hoja es arrastrada hacia y mantenida muy cerca de su superficie adyacente y a su vez el recorrido de la hoja se puede alterar alterando la orientación del estabilizador. Los planos aerodinámicos no motorizados se pueden emplear para estabilizar la hoja antes de que contacte físicamente el elemento de máquina siguiente, así como para cambios angulares en la dirección del recorrido de la hoja.

Por consiguiente, en una realización de la presente invención se facilita un aparato y método para estabilizar y cambiar la dirección de una hoja que se mueve en un recorrido de la hoja entre dispositivos de manipulación de hoja. El aparato incluye un plano aerodinámico que tiene un extremo delantero bulboso que se ahusa a un extremo trasero estrechado, teniendo el plano aerodinámico superficies primera y segunda que miran en sentido contrario. Una superficie coplanar se extiende desde el extremo trasero del plano aerodinámico para definir una superficie activa con la segunda superficie del plano aerodinámico. La hoja está dispuesta de manera que se mueva en relación espaciada con y a lo largo de la superficie activa de tal manera que la interacción entre la superficie activa y la capa límite de aire asociada con la hoja móvil sirva para estabilizar y alterar la dirección de la capa límite de aire y la hoja móvil.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 muestra una realización ejemplar de un estabilizador de hoja de plano aerodinámico según la invención.

La figura 2 muestra un diagrama esquemático de flujo de aire en vista lateral para un plano aerodinámico ejemplar.

Las figuras 3-5 muestran, respectivamente, diagramas esquemáticos de flujo de aire en vista lateral para planos aerodinámicos de chapa plana, chapa curvada y ala de avión.

Las figuras 6A-6C muestran, respectivamente, diagramas esquemáticos de flujo de aire en vista lateral para un plano aerodinámico ejemplar de ala de avión a ángulos de ataque positivo, cero y negativo.

Las figuras 7A y 7B muestran, respectivamente, vistas en sección lateral de un plano aerodinámico en un estado desmontado y montado.

La figura 8 muestra un diagrama esquemático de flujo de aire en vista lateral para un estabilizador de hoja de plano aerodinámico ejemplar según la invención.

La figura 9 muestra una vista en perspectiva del estabilizador de hoja de plano aerodinámico ejemplar según la invención.

Las figuras 10A y 10B muestran, respectivamente, vistas en sección lateral del estabilizador de hoja de plano aerodinámico ejemplar de la invención en estados desmontado y montado; la figura 10C muestra una vista en sección del estabilizador de hoja de plano aerodinámico de la invención tomada a lo largo de la línea de sección A-A de la figura 10A.

La figura 11 muestra un diagrama esquemático de flujo de aire de una aleta de extensión ejemplar con ranuras de ventilación ahusadas de la invención.

La figura 12 muestra un gráfico del grosor de capa límite en base a análisis de chapa plana lisa.

Las figuras 13 y 14 muestran gráficos de perfiles de velocidad de capa límite para flujo laminar y flujo turbulento, respectivamente.

La figura 15 muestra un diagrama esquemático de flujo de aire en vista lateral para un estabilizador de hoja de plano aerodinámico ejemplar según la invención.

La figura 16 muestra diagramas esquemáticos en vista lateral de un estabilizador de hoja de plano aerodinámico ejemplar con varios recorridos de salida de hoja.

La figura 17 muestra un diagrama de equilibrio de fuerzas.

La figura 18 muestra un diagrama esquemático en vista lateral de un estabilizador de hoja de plano aerodinámico ejemplar correspondiente al diagrama de equilibrio de fuerzas de la figura 17.

La figura 19 muestra una vista lateral esquemática de una máquina convencional de fabricar papel.

La figura 20 muestra una vista lateral esquemática de una máquina de fabricar papel que implementa los estabilizadores de hoja de plano aerodinámico ejemplares de la invención.

Las figuras 21A y 21B muestran, respectivamente, vistas laterales esquemáticas de una estructura de soporte ejemplar para el estabilizador de hoja de plano aerodinámico de la invención.

Las figuras 22A y 22B muestran, respectivamente, vistas laterales esquemáticas de una disposición de montaje ejemplar para el estabilizador de hoja de plano aerodinámico de la invención.

Descripción detallada de las realizaciones ilustradas

A efectos de ilustración, la invención se describirá inicialmente con respecto a una hoja en una máquina de hacer papel. En los arrastres entre elementos de máquina, una hoja móvil está sometida a influencia por corriente de aire aleatoria, resultando dicha influencia más perturbadora a medida que aumenta la distancia. Dado que la hoja se mueve típicamente a alta velocidad (4000 a 6000 pies (1219 a 1828 m) por minuto) induce un movimiento del aire junto a y en lado de la hoja. El momento de esta capa límite de aire comienza a crearse inmediatamente después de que la hoja sale de un elemento de máquina (tal como la secadora) y continúa avanzando en la misma dirección que la hoja hasta que se encuentra el elemento de máquina o dispositivo siguiente (tal como la calandra).

Esta capa límite de aire se mueve a una velocidad que se aproxima a la de la hoja, disminuyendo gradualmente dicha velocidad a medida que se incrementa la distancia de la hoja. Según una realización ejemplar de la invención, un estabilizador de hoja de plano aerodinámico diseñado específicamente 10 se sumerge en la capa límite de la hoja 11 como se representa en la figura 1. Así, la hoja se controla manteniéndose muy cerca del estabilizador y a su vez el recorrido de la hoja se puede cambiar alterando la orientación del estabilizador. El plano aerodinámico 10 se puede emplear para estabilizar la hoja antes de entrar en el elemento de máquina siguiente, así como para afectar a un cambio angular en la dirección del recorrido de la hoja.

Colocando una serie de planos aerodinámicos 10 a intervalos a lo largo del recorrido de la hoja, se puede mantener el control de la hoja, minimizando las posibles roturas de la hoja, las arrugas y otros defectos. Dado que la excesiva tensión de la hoja es un detrimento para la calidad del producto, la tensión empleada llevar la hoja a la devanadora se deberá mantener al mínimo necesario para mantener el control de la hoja. El uso de planos aerodinámicos para administrar el recorrido de la hoja da lugar a la minimización de la tensión sin poner en peligro la estabilidad y el control de la hoja.

Según una realización inicial de la invención, se aplicó un diseño de estabilizador de hoja de plano aerodinámico 20 como el representado en la figura 2 para estabilizar una hoja de tejido 21 antes de entrar en el sistema limpiador que se emplea para quitar partículas sueltas de fibra de papel del tejido durante el proceso de fabricación. La estabilización de la hoja en este punto en el proceso es crítica, puesto que los pliegues o arrugas que entren en el limpiador serían permanentes y harían el tejido inadecuado para conversión final a un producto comercializable. El plano aerodinámico 20 concebido para esta aplicación es un plano aerodinámico casi simétrico (misma forma encima y debajo de la línea central longitudinal) con una relación de longitud a grosor de aproximadamente 3. Este diseño es de peso ligero, resistente, se monta fácilmente y es capaz de curvarse si es necesario para acomodar las distorsiones de la hoja.

Aunque el diseño del plano aerodinámico 20 funciona bien como un dispositivo de estabilización cuando se coloca inmediatamente antes de un elemento de máquina del recorrido de hoja, la posibilidad adicional de su uso como un complemento de los actuales dispositivos de manipulación de hoja necesita revisión del diseño para incrementar la posibilidad de generación de fuerza. Esto se consigue extendiendo la longitud del plano aerodinámico con una superficie activa extendida 12 y terminándola de tal forma que realice una liberación estable de la hoja de dicha fuerza como se representa en la figura 1. Los beneficios de la superficie activa extendida se describirán con más detalle más adelante.

El principio subyacente del estabilizador de hoja de plano aerodinámico de la invención es el "plano aerodinámico", que, por definición, es un "cuerpo diseñado para proporcionar una fuerza de reacción deseada cuando está en movimiento con relación al aire circundante". Aunque esta definición de plano aerodinámico se aplica generalmente a un avión que está en movimiento con relación al aire circundante, en esta solicitud el plano aerodinámico está fijo y el aire está en movimiento con relación a él. En ambos casos, la fuerza de reacción resulta del acto físico de desplazar el aire del recorrido en el que había estado y de redirigirlo.

Los planos aerodinámicos pueden ser casi de cualquier forma y crear todavía una fuerza de reacción de cierta magnitud. Los planos aerodinámicos pueden oscilar desde una simple chapa plana (paneles de cometa), a una chapa curvada (vela en un velero), a una forma compleja (ala de un avión) que tiene cierto grosor finito resultante de la combinación de las superficies superior e inferior de diferente curvatura. La fuerza de reacción se genera cambiando la dirección de la corriente de aire (conservación de momento) y dividiendo una corriente de aire en dos partes y obligando a cada una de estas corrientes a seguir un recorrido de una longitud diferente para pasar por el plano aerodinámico antes de volver a unirse para formar de nuevo una sola corriente de aire. La corriente de aire que recorre la distancia más grande debe incrementar la velocidad si se ha de unir de nuevo a la corriente de aire que recorre la distancia más corta, para restablecer la masa original de la corriente de aire. El hecho de que una corriente de aire se mueva más rápido que la otra da lugar a una menor presión en dicha corriente de aire en comparación con la corriente de aire más lenta en el lado opuesto. Este fenómeno se denomina el principio de Bernoulli, y es este diferencial de presión el que crea una porción de la fuerza de reacción deseada asociada típicamente con planos aerodinámicos.

La magnitud de esta fuerza de reacción se refiere a cinco factores: (1) la forma del plano aerodinámico; (2) el ángulo del plano aerodinámico con relación a la corriente de aire (ángulo de ataque); (3) la velocidad de la corriente de aire; (4) el área del plano aerodinámico; y (5) la densidad del aire. Al aplicar estos factores a la tarea de administrar la hoja de tejido algo frágil que está avanzando a alta velocidad, se debe considerar la variabilidad e influencia de cada uno de estos factores. Dado que un objeto de la invención es gestionar la travesía de la hoja, se utiliza un plano aerodinámico para redirigir la corriente de capa límite de aire, dado que parte de esta corriente de aire es la hoja de tejido flexible que es el objeto que en último término deseamos controlar.

Aunque se considera que la hoja de tejido se mueve a alta velocidad, en términos de aerodinámica, el rango típico de velocidades de 60 a 100 pies (18,2 a 30,4 m) por segundo se considera lento. El uso de un dispositivo aerodinámico se complica más por el hecho de que la velocidad de la corriente de capa límite de aire con relación al plano aerodinámico estacionario disminuye a medida que aumenta la distancia perpendicular de la hoja, aunque una vez que la hoja esté bajo la influencia del plano aerodinámico, será arrastrada muy cerca donde la velocidad de la corriente de aire se aproxima mucho a la de la hoja. La máquina de papel utilizada en el proceso de fabricación de tejido opera en general a una velocidad y temperatura continuas para optimizar la calidad y producción del producto, y una vez en operación raras veces se cambia. Esta estabilidad de operación fija la velocidad y densidad de la corriente de aire como entidades no variables, que permiten diseñar la forma del plano aerodinámico, el área y el ángulo de ataque para la condición operativa específica. El ángulo de ataque se hace ajustable para permitir la optimización al tiempo de la instalación, después de lo que no se cambia a no ser que sea necesario por una importante alteración de las condiciones operativas.

Conociendo el recorrido deseado de la hoja entre elementos de máquina y las condiciones operativas asociadas, el perfil y el área del plano aerodinámico se puede determinar para optimizar el proceso. El ángulo de abrazo y la distancia entre puntos de soporte son de mayor importancia en la selección del plano aerodinámico. Se deberá observar que para que el aparato aerodinámico funcione correctamente, se requiere cierto cambio direccional de la hoja. En un caso en el que el desplazamiento angular es cero (tal como colocación inmediatamente precedente al tejido limpiador), la hoja puede entrar y salir realmente del plano aerodinámico a la misma elevación, como se representa en la figura 2, aunque la hoja experimente un desplazamiento momentáneo de su recorrido en línea recta. Donde el plano aerodinámico se utiliza para facilitar un desplazamiento angular del recorrido de la hoja, la entrada y Salida son casi tangenciales a la superficie del plano aerodinámico, después del flujo de aire alrededor del plano aerodinámico como en el caso de que no se requiera desplazamiento angular y la estabilización de la hoja es el único objetivo.

También es crítico para el diseño del plano aerodinámico según la invención el hecho de que la hoja manipulada sea de peso muy ligero y bastante delicada. Por ejemplo, una hoja en un rango de peso típico de 8 a 12 libras/3000 pies cuadrados en un estado no constreñido puede hacerse flotar por una columna de aire que se mueva a sólo ligeramente más de 100 pies (30,48 m) por minuto (la velocidad de un paseo lento). Puesto que la tensión de la hoja también se mantiene a un mínimo absoluto para no quitar el crepé del tejido, se debe considerar que la hoja está en el estado no constreñido donde es fácilmente manipulada por movimientos no controlados del aire. Por ejemplo, el aire casual que sale del depósito de papel estropeado (que por lo general está situado debajo de la hoja) hará que la hoja ondee excesivamente si la distancia libre es demasiado grande. Las influencias de estas fuentes de aire extrañas se deben considerar al establecer la cantidad y colocación del plano aerodinámico.

Dado que la hoja de tejido es movida fácilmente por estas corrientes de aire extrañas, el estabilizador de hoja de plano aerodinámico de la invención se coloca en el recorrido de la hoja (y su corriente de capa límite de aire asociada) para aprovechar el efecto Bernoulli al mantener el control sobre la hoja transportada arrastrándola hacia la superficie de lámina adyacente. Al utilizar el estabilizador de hoja de plano aerodinámico de la invención como unos medios de producir un cambio en la dirección angular, ejercer una tracción en la hoja es inherentemente estable mientras que empujar la hoja (a tensión muy baja) exhibiría más probablemente una estabilidad cuestionable. Un diseño de lámina aplicado adecuadamente debería ser capaz de elevar una hoja cuando se coloque encima de ella, así como de bajarla desde una posición inferior.

Como el dispositivo funcional del aparato de estabilización de hoja de la invención, el diseño del plano aerodinámico es muy crítico. En principio, debe redirigir el aire (y por lo tanto la hoja) con tan poca perturbación como sea posible, aunque ejerciendo al mismo tiempo una influencia positiva sobre la hoja. Al optar por aplicar aerodinámica al control de la hoja móvil, la primera tarea es considerar el espectro de diseños de planos aerodinámicos y seleccionar los atributos que sean adecuados para la finalidad prevista. Para los no informados, el término "plano aerodinámico" sugiere alas unidas a una avión ligero de recreo, y que el "ala" eleva cosas de forma algo mágica. El hecho es que el aire que fluye alrededor del ala realiza la elevación ejerciendo su fuerza sobre el área del ala. Un "plano aerodinámico" puede ser casi cualquier forma imaginable, a condición de que produzca una fuerza de reacción de cierta magnitud por su desplazamiento del flujo de aire circundante.

La realización más simple de un diseño del plano aerodinámico es el de una chapa plana 30 como se representa en la figura 3. La fuerza generada por el plano aerodinámico de la chapa plana 30 se debe primariamente al aumento de velocidad relativa de la corriente de aire en el lado superior (efecto Bernoulli), mientras que el cambio en dirección angular de la corriente de aire 32 generará cierta fuerza adicional. La chapa plana se limita a ángulos de ataque relativamente bajos (ángulo con relación a la línea de referencia o corriente de aire entrante) para evitar que la corriente de aire se rompa lejos de la superficie y resulte turbulenta, dando lugar a que la fuerza de reacción disminuya en gran medida. Cuando aumenta el ángulo de ataque, la burbuja 34 (recorrido curvado que sigue el aire en el lado superior) es mayor y se mueve hacia el extremo de salida hasta que el flujo se separa de la chapa. Cambios secundarios del ángulo de ataque pueden dar lugar a un movimiento significativo de la burbuja, así es muy probable que la inestabilidad de la operación pueda resultar de extrañas corrientes de aire en el área de la hoja. La chapa plana está limitada además por un conflicto de resistencia estructural que pone el grosor (preferiblemente mínimo) contra la rigidez, el peso, y la complejidad de montaje.

Otra realización del diseño del plano aerodinámico es la chapa curvada 40 representada en la figura 4. La chapa curvada deriva la mayor parte de su fuerza de reacción de los cambios de dirección angular de la corriente de aire 42. Se genera una fuerza pequeña por el efecto Bernoulli, puesto que el único aumento de velocidad de la corriente de aire en el lado más alejado de la línea de referencia se debe al recorrido prolongado paralelo e escalonado hacia fuera del radio de curvatura de la superficie superior de la chapa curvada. La chapa curvada es un diseño más estable del plano aerodinámico que la chapa plana porque las corrientes de aire de entrada y salida son generalmente tangentes a la curvatura de la chapa. Este flujo tangencial evita hacer que el aire cambie de dirección bruscamente y reduce por lo tanto la posibilidad de que la corriente de aire se separe de la superficie.

El diseño de plano aerodinámico de chapa curvada se podría aplicar como un dispositivo alrededor del que transportar una hoja para efectuar un cambio en dirección angular, pero su uso requeriría una orientación y colocación precisas en la extensión de la hoja para garantizar que la entrada y salida sean tangenciales a la curvatura. Si se hace que el recorrido de la hoja entre o salda del plano aerodinámico de chapa curvada a algún ángulo distinto del recorrido tangencial ideal, puede producirse separación de flujo, inestabilidad de la hoja o contacto inadvertido.

Aunque la chapa curvada es un plano aerodinámico efectivo desde un punto de vista aerodinámico, tiene limitaciones estructurales parecidas a las del plano aerodinámico de chapa plana. El radio de curvatura de la chapa debe ser generoso para evitar la separación de flujo típica de la chapa plana. Además, si se establece el recorrido de entrada ideal, habrá poca o nula capa límite de aire entre la superficie de la lámina y la hoja, incrementando en gran medida la probabilidad de que la hoja haga contacto con la lámina.

La figura 5 muestra otra realización de un diseño del plano aerodinámico, un plano aerodinámico del tipo de ala de avión 50 que se emplea típicamente en aviones ligeros de recreo de velocidad baja. Este plano aerodinámico es muy estable y muy eficiente en comparación con los diseños de chapa plana y chapa curvada revisados previamente. Su fuerza de reacción se genera primariamente por el efecto Bernoulli (la longitud de recorrido de la corriente de aire en la parte superior es obviamente mayor) saliendo del plano aerodinámico cierta fuerza de reacción, resultado del desplazamiento angular de la corriente de aire. A efectos ilustrativos, la superficie inferior 51 del plano aerodinámico representado en la figura 5 está orientada paralela a la línea de referencia y está nominalmente a un ángulo de ataque "cero". Incluso a este ángulo de ataque "cero", se puede generar una cantidad sustancial de fuerza con este plano aerodinámico.

El flujo de corriente de aire 52 alrededor del plano aerodinámico del tipo de ala de avión 50 es suave en ambos lados, siguiendo los flujos sus recorridos respectivos después de dividirse en el extremo de entrada redondeado y volviéndose a unir suavemente en la salida. Con un plano aerodinámico de proporciones adecuadas, las corrientes de aire permanecen unidas mediante una amplia gama de ángulos de ataque, siendo posible un mayor ángulo de ataque antes de que se produzca separación del flujo o inestabilidad. Dentro de las limitaciones dinámicas de este plano aerodinámico específico, cuando se cambia el ángulo de ataque, las líneas aerodinámicas desplazan la posición pero permanecen continuas hasta que se alcanza el punto donde se produce separación.

Con el plano aerodinámico del tipo de ala de avión, la fuerza de reacción se maximiza para la velocidad específica del aire al mismo tiempo que se minimiza la resistencia al arrastre aerodinámico. Usando un plano aerodinámico estacionario, moviéndose el aire (y la hoja) con relación a él, el arrastre (la tensión) en la hoja está al mínimo. El extremo de entrada redondeado que proporciona el plano aerodinámico del tipo de ala de avión 50 permite olvidarse en cierto grado de las variaciones inadvertidas del ángulo de aproximación que se pueden producir ocasionalmente debido a corrientes de aire extrañas.

La orientación del plano aerodinámico del tipo de ala de avión tiene un efecto en el movimiento de la corriente de aire que pasa por el plano aerodinámico. Las figuras 6A-6C muestran los flujos de corriente de aire comparativos para un plano aerodinámico del tipo de avión típico a varios ángulos de ataque. En estas figuras, los ángulos de ataque positivo y negativo mostrados son iguales con relación a la línea de referencia cero.

Aunque el plano aerodinámico a un ángulo de ataque negativo producirá una fuerza de reacción parecida a la del plano aerodinámico de ángulo positivo, la distribución de la fuerza de reacción y el punto de máxima velocidad de la corriente de aire se desplaza hacia el extremo de salida del plano aerodinámico antes de unirse a la corriente de aire procedente del lado opuesto. Este cambio brusco de dirección produce una cierta cantidad de fuerza de arrastre aerodinámico, que cuando se aplica como un dispositivo para estabilización de la hoja, es probable que dé lugar a un cierto aumento de la tensión de la hoja. Idealmente, la orientación de las corrientes de aire de salida (y la hoja) deberá ser tangente a la superficie de salida del plano aerodinámico donde la fuerza de reacción es mínima y la re-unión con el lado opuesto se lleva a cabo suavemente.

Como se ha descrito antes, el plano aerodinámico del tipo de ala de avión produce una fuerza de reacción positiva incluso cuando su orientación a la corriente de aire está a un ángulo de ataque cero (superficie inferior plana paralela a la línea de referencia). Si el plano aerodinámico se gira alrededor del extremo de entrada de tal forma que el extremo de salida se eleve con relación a la línea de referencia, un cambio angular de aproximadamente seis grados requeriría (para el plano aerodinámico específico representado en las figuras 6A-6C) reducir la fuerza de reacción positiva a cero y daría lugar a un flujo neto de corriente de aire que es esencialmente igual a lo largo de ambas superficies superior e inferior. Efectivamente, esto significa que si se emplease un plano aerodinámico básico del tipo de ala de avión (sin cambiar el representado en las figuras 6A-6C) como un estabilizador de hoja y se colocase de tal manera que el recorrido de la hoja estuviese en el lado inferior del plano aerodinámico (el lado plano), se requeriría un ángulo de ataque negativo algo mayor que seis grados para ejercer una fuerza de reacción adecuada para mantener el control sobre la hoja. Se puede emplear modificaciones de esta forma básica de plano aerodinámico para cambiar las características del ángulo de ataque y mejorar el rendimiento general y la estabilidad.

La realización inicial del diseño de estabilizador de hoja de la invención, con referencia de nuevo a la figura 2, era un plano aerodinámico casi simétrico con una relación de longitud a grosor de aproximadamente tres. Esta forma proporciona un mínimo de arrastre aerodinámico y es estable mediante una banda amplia de ángulos de ataque. El plano aerodinámico 20 se fabricó de forma que no hubiese costuras o discontinuidades que perturbasen el flujo suave de aire en el lado de la hoja. La intención de este plano aerodinámico era realizar la estabilización de la hoja sin alteración significativa del recorrido de la hoja. Como se representa en las figuras 7A-7B, la construcción consistía en dos piezas, incluyendo la primera pieza 70 el radio de extremo de entrada que después pasaba a la curvatura de la superficie operativa (lado de la hoja), y proporcionando la segunda pieza 72 soporte estructural interno y estando configurada para formar la superficie lateral opuesta para completar el perfil aerodinámico. Esta metodología de fabricación proporcionaba un plano aerodinámico funcionalmente exacto que tenía adecuada rigidez para resistir la torsión y la curvatura.

Se representa una realización preferida de un estabilizador de hoja de plano aerodinámico 80 según la invención con referencia ahora a las figuras 8, 9 y 10A-10C. Usando la misma técnica de construcción que la representada en las figuras 7A y 7B y aplicando los principios de la aerodinámica de planos aerodinámicos, el estabilizador de hoja de plano aerodinámico 80 se diseñó usando la misma forma básica del primer diseño, con la cara activa del plano aerodinámico alargada para formar una superficie ampliada 86 que aumenta el área total. La superficie ampliada se alarga más con una aleta de extensión 82. La superficie inferior del plano aerodinámico, la superficie ampliada 86 y la aleta de extensión 82 se combinan para definir una superficie activa 87 para el estabilizador de hoja de plano aerodinámico de la invención. Se apreciará que la superficie ampliada 86 se puede configurar como una superficie plana o curvada.

La construcción consistía en dos piezas, incluyendo la primera pieza 81 el radio de extremo de entrada que después pasaba a la superficie operativa (lado de la hoja) y la aleta de extensión 82, y proporcionando la segunda pieza 83 soporte estructural interno y estando configurada para formar la superficie lateral opuesta para completar el perfil aerodinámico.

El aumento de área total intensifica la resistencia o capacidad de fuerza de reacción, mejorando su efectividad a velocidades más bajas de la hoja (velocidad del aire). Además, el rendimiento se mejora en situaciones donde hay fuertes corrientes de aire exterior que influyen en la hoja. Ensanchar el área también facilita su uso como un dispositivo para efectuar cambios de dirección angular. De forma óptima, la hoja deberá entrar y salir del estabilizador de hoja de plano aerodinámico tangencial a su curvatura. Cuando aumenta el ángulo de abrazo, el radio de curvatura se disminuye para mantener una zona que es consistente con la fuerza de reacción necesaria para retener el control sobre la
hoja.

La fuerza de reacción del estabilizador de hoja de plano aerodinámico se incrementa efectivamente mediante la adición de la aleta de extensión 82 en el extremo de salida del plano aerodinámico, como se representa en la figura 8. El aumento de fuerza de reacción resulta de la ampliación de la zona efectiva, así como del aumento de comba (curvatura) de la superficie total del plano aerodinámico. La aleta de extensión está colocada a un ángulo con relación a la superficie del plano aerodinámico en el punto de salida de la hoja. La zona efectiva de esta aleta se reduce gradualmente a lo largo de su longitud por una serie de ranuras ahusadas 84 mediante las que se hace fluir aire, proporcionando una zona de transición para la liberación suave de la hoja del control del estabilizador de hoja de plano aerodinámico. La aleta de área gradualmente reducida también sirve como un amortiguador para absorber perturbaciones que se pueden introducir en la hoja después de salir del plano aerodinámico y que de otro modo afectarían adversamente a la estabilidad de la hoja. En algunas condiciones (velocidad baja, etc), el beneficio de los agujeros ahusados puede disminuir y se podría eliminar.

El borde trasero 85 de la aleta de extensión 82 representada en las figuras 8, 9 y 10C, se forma a aproximadamente noventa grados con relación al resto de la aleta, extendiendo de nuevo la curvatura del plano aerodinámico. Esta sección formada proporciona un aumento sustancial de la resistencia mecánica de la aleta, que se debilita inherentemente por la incorporación de las ranuras de ventilación. Incluyendo el borde trasero en la aleta, se garantiza la rectitud y uniformidad posicional de la aleta.

El uso de la aleta de extensión 82 con las ranuras de ventilación 84 y el borde trasero 85, que se pone a cierto ángulo con respecto a la tangente de la superficie de lámina curvada en el punto de salida, es ejemplar y los expertos en la materia apreciarán que son posibles configuraciones alternativas. Dado que el ángulo de aleta (el ángulo que la aleta se desvía del plano de la superficie inferior del plano aerodinámico) es pequeño, típicamente inferior a 15º, el flujo de aire seguirá sobre la aleta sin alejarse mucho de la superficie. En virtud del efecto Bernoulli, se crea una presión baja que aspirará aire mediante las ranuras ahusadas en la superficie de la aleta. Para reducir la posibilidad de que la hoja sea arrastrada a contacto con el plano aerodinámico en la salida, el ángulo de aleta se reduce a medida que se disminuye el ángulo de abrazo de la lámina.

El uso del ángulo adecuado es crítico, puesto que las fuerzas son inversamente proporcionales al radio efectivo de curvatura, y a medida que se disminuye el ángulo de abrazo, se reduce la fuerza requerida para mantener el control de la hoja cuando sale. Para una lámina de estabilizador de bajo desplazamiento angular, un ángulo de aleta excesivo puede favorecer que la hoja contacte la superficie de la lámina en la unión del plano aerodinámico propiamente dicho y la aleta de extensión. Igualmente, la transición entre la curvatura del extremo de entrada y la curvatura de lámina primaria debe ser lo más suave que sea posible para reducir la tendencia de la hoja a contactar en dicho punto. En la fabricación del estabilizador de hoja de plano aerodinámico, para minimizar la presión de contacto si la hoja contacta con el plano aerodinámico, es esencial que todas las transiciones sean suaves, dado que todo cambio brusco de forma puede dar lugar a inestabilidad del flujo de aire y excesivo rozamiento de contacto.

El uso de una ranura de anchura variable 84 que sea más estrecha cerca del punto de tangencia, hace que se aspire una cantidad proporcional de aire a través de las ranuras. Este aire aspirado llega a la zona de forma triangular delimitada en dos lados por la línea tangente y la aleta, como intenta establecer una condición de presión de equilibrio en ambos lados de la aleta. El tamaño, la forma y la colocación de estas ranuras ahusadas tienen la finalidad de inducir la formación de una serie compleja de corrientes de aire contrarrotativas (torbellinos) como se representa en la figura 11. En la formación de cada torbellino, dicha porción de la corriente de aire local que pasa por la ranura se cambia en su orientación lineal a un recorrido que tiene alta velocidad angular, siendo la velocidad rotacional y el radio una función de la velocidad del aire y la especificidad del diseño. Efectivamente, los ejes rotativos de aire dan a la corriente de aire adyacente un grado de rigidez, en gran parte como lo hace el plano aerodinámico cuando está cerca. Estos torbellinos interactúan con la corriente de aire (y la hoja) para controlarla suavemente, actuando de forma muy parecida a los miles de hilos aerodinámicos unidos a la hoja. La velocidad rotacional de cada torbellino se disminuye gradualmente cuando se expande o es consumida por ondulaciones fuera de plano de la hoja y el rozamiento aerodinámico. Una vez que esta energía cinética ha sido disipada, los torbellinos dejan de existir y la hoja (y la corriente de aire) vuelve a su recorrido original hasta que sea influenciada por el elemento siguiente del aparato.

La hoja lleva la corriente de aire junto con ella en forma de una capa límite que dista de ser uniforme. Para aplicaciones donde el estabilizador está solamente a uno o dos pies (0,30-0,60 m) hacia abajo de la pieza de equipo precedente, la capa límite ni siquiera será tan gruesa como el plano aerodinámico. El estabilizador estacionario no hace nada hasta que comienza a sumergirse en la capa límite móvil y es la presencia de la hoja propiamente dicha la que crea las condiciones para un efecto de aspiración significativo.

El grosor de capa límite para flujos junto a chapas planas estacionarias se define matemáticamente en la mayoría de los textos de dinámica de fluidos en función de la distancia del borde delantero de la chapa. Esto proporciona un medio de aproximación a lo que cabría esperar con una hoja móvil. En este caso, no hay borde delantero, pero se puede suponer que la acumulación de la capa límite comienza en algún obstáculo que quite una capa límite previo, tal como un rollo o cuchilla raspadora.

La figura 12 es un gráfico del grosor de capa límite en base al análisis de chapa plana lisa, y así muestra valores calculados para superficies lisas. Las pruebas con humo de hojas sugieren que las capas límite son bastante más gruesas que lo que indica el gráfico, lo que puede ser debido al efecto de aspereza superficial. El rango de velocidades mostrado es típico para máquinas de tejidos. Para distancias cortas de recorrido de la hoja de unos pocos pies, las capas límite se indican como de menos de media pulgada (1,27 cm).

La distribución de velocidad calculada a través de las capas límite se muestra en las figuras 13 y 14 para condiciones de flujo laminar y turbulento, respectivamente. La no uniformidad de la velocidad de flujo se muestra claramente. También es evidente que las velocidades decaen a valores muy inferiores a la velocidad de la hoja en menos de la mitad del grosor de capa límite. Para dimensiones prácticas, es claro que la capa límite raras veces envolverá el estabilizador, pero es más probable que intente meterse entre la hoja y la superficie activa del estabilizador.

Con el estabilizador de plano aerodinámico 150 sumergido en la capa límite 151 transportada por la hoja 152 como se ilustra en la figura 15, se crea un canal delimitado 153. Con la capa límite más gruesa que este canal, no todo su aire puede ser alojado y la presión en el borde delantero 154 del estabilizador tenderá a aumentar (estancamiento). Parte del aire será expulsado de esta interface de manera que fluya sobre el lado superior 155 del plano aerodinámico, pero para se acelerará al entrar en el canal. A causa del rozamiento del aire debido a la viscosidad, la hoja actúa bombea aire a través del canal y lejos del extremo de salida 156. El gradiente de presión resultante a lo largo del canal mejora una elevada velocidad del flujo de aire y una presión estática ambiente inferior. La hoja se aproxima más al estabilizador.

Una mayor velocidad de flujo y un intervalo más estrecho aumentan el rozamiento del aire contra la superficie activa del estabilizador 157. En algún punto esta carga será igual a la capacidad de bombeo de la hoja y tenderá a establecer presión ambiente en el canal 153 y un intervalo de equilibrio. Para una velocidad de la hoja, grosor de capa límite y geometría de estabilizador dados, se desea que el intervalo sea único.

Para una hoja de tejido, una presión negativa en el canal tiende a empujar aire a través de la hoja. La resistencia al arrastre de dicho flujo empuja la hoja 152 hacia el estabilizador 150. A la inversa, una presión positiva en el canal hace que escape aire a través de la hoja y por lo tanto lo aleja del estabilizador. Ambos efectos pugnan por el equilibrio con la presión ambiente en el mismo sentido que un gradiente de presión a través de una hoja no porosa.

Como se ha ilustrado en la figura 15, si el saliente o extremo delantero del estabilizador 150 se mantiene en posición junto a la hoja y se eleva el borde trasero, la hoja tenderá a permanecer unida al estabilizador hasta que otra fuerza intente romper la adhesión. La dirección y magnitud de la tensión de la hoja puede crear esta otra fuerza. Dado que las fuerzas aerodinámicas implicadas son débiles, se obtienen mejores resultados si la hoja sale del extremo trasero sustancialmente paralela a la cara activa plana del estabilizador. Si la hoja sale a un ángulo lejos del plano del estabilizador, tenderá a soltarse. Si sale a un ángulo hacia el plano del estabilizador tenderá a rozar. Estos efectos se muestran en los tres diagramas ilustrados en la figura 16.

Hasta ahora se han descrito los detalles de la configuración de extremo trasero con sus perforaciones ahusadas, y se refieren a una separación ordenada de la hoja del estabilizador. La necesidad de las perforaciones ahusadas está relacionada con la porosidad de la hoja. Experimentos han mostrado que una hoja porosa es indulgente en esta zona de separación y las perforaciones no son absolutamente necesarias para operación óptima.

En el extremo delantero del estabilizador, redirigir el recorrido de la hoja da lugar a que la hoja se enrolle alrededor del saliente de la forma aerodinámica plana y que salga en un punto tangencial diferente. Aun así, la porción de mayor velocidad de la capa límite continúa fluyendo preferentemente hacia el canal entre la hoja y la superficie activa del estabilizador y el mecanismo de unión funciona como se ha descrito previamente. La experiencia ha demostrado que el dispositivo es muy tolerante a este enrollamiento del borde delantero.

El equilibrio de fuerzas para una hoja enrollada alrededor de un arco circular y soportada por presión uniforme dentro del arco se representa en la figura 17 y se define por la ecuación siguiente.

P = 27,7 (T/R)

donde P es la presión en pulgadas de columna de agua, T es la tensión de la hoja en libras por pulgada lineal y R es el radio de curvatura del arco en pulgadas.

El ángulo del arco no tiene ningún efecto a condición de que la presión de soporte sea uniforme. El extremo delantero del estabilizador de hoja de plano aerodinámico proporciona tal arco. De hecho, la forma aerodinámica plana tiene un arco de borde delantero que comienza bastante pequeño y aumenta a lo largo de la superficie inferior hasta que se mezcla con la superficie activa plana como se representa en la figura 18. Como demuestra la ecuación, la presión de soporte necesaria aumenta a medida que disminuye el radio de curvatura.

Para una tensión muy baja de la hoja, hay aproximadamente suficiente presión de estancamiento en la capa límite de la hoja para evitar el contacto con las dimensiones salientes de un estabilizador típico a ángulos de abrazo moderados inferiores a aproximadamente 20 grados. En la práctica, el diseño plano preferido, en aplicaciones de tejido, experimentará un contacto ligero, pero aceptable, en esta región incluso con ángulos de abrazo mayores. Para aplicaciones donde se prefiere contacto mínimo, se puede considerar configuraciones curvadas donde toda la superficie activa inferior forma un arco de curvatura grande.

El estabilizador de hoja de plano aerodinámico no motorizado halla su aplicación muy idónea como un dispositivo para controlar el comportamiento de hojas de papel de poco peso cuando son transportadas entre un rodillo de secadora (yanqui) en la máquina de papel y una bobina donde se enrolla para procesado siguiente. La figura 19 es una vista esquemática en alzado lateral del espacio a través del que se debe transportar la hoja en una máquina de papel típica para la fabricación de tejido.

Los componentes primarios de dicha máquina incluyen una cuchilla raspadora de plisado 120 que raspa literalmente una hoja 122 de un rodillo yanqui 124, juntándola para incrementar su volumen. Un patín 126 está montado en una cuchilla raspadora de corte 128 y sirve como una guía para minimizar la posibilidad de que la hoja llegue al lado superior de un dispositivo de lámina 130 que, a su vez, guía la hoja a un calibre beta 132. Después del calibre beta, la hoja pasa por debajo de un rodillo tubular 134a y a través de una cortadora 136 donde la hoja se corta a múltiples anchuras más estrechas, debajo de rodillos tubulares adicionales 134b, 134c y sobre un tambor de bobina 138.

La figura 20 muestra una vista esquemática en alzado lateral similar a la de la figura 19, a excepción de que el patín, la lámina, y los rodillos tubulares han sido extraídos y sustituidos por los estabilizadores de hojas de plano aerodinámico no motorizados 140a-f según la invención. Para mayor claridad, no se representa el sistema de tubos, pero estaría colocado para complementar los estabilizadores.

Dado que los estabilizadores de hoja de plano aerodinámico de la invención están diseñados para curvarse sin pandeo y no son necesariamente muy resistentes, las láminas se deben montar en una estructura de fabricación que, a su vez, esté unida a un elemento rígido disponible de la máquina que esté fuera del recorrido de la hoja. Las figuras 21A-C y 22A-B muestran respectivamente una estructura de soporte ejemplar y una disposición de montaje para los estabilizadores de hoja de plano aerodinámico de la invención.

Para colocar los estabilizadores de hoja de plano aerodinámico para el paso de hoja deseado, cada lámina de estabilizador está unida a la estructura en múltiples puntos a lo largo de la anchura transversal de la máquina para permitir el ajuste vertical (alineación) así como el ajuste angular (ángulo de ataque). Estos puntos de unión están diseñados para minimizar la interferencia con el flujo de aire sobre el lado trasero del estabilizador de hoja de plano aerodinámico.

Los expertos en la materia apreciarán que el aparato de estabilización de hoja de plano aerodinámico no motorizado de la invención no se limita al uso en máquinas de fabricar papel que fabrican tejido. Este aparato se puede usar efectivamente para el control posicional de cualquier hoja que se mueva a alta velocidad, a condición de que la distancia libre entre elementos de máquina sea suficientemente grande para permitir la formación de una capa de límite de aire que pueda ser manipulada por el plano aerodinámico.

Por consiguiente, se apreciará que el aparato de estabilización de hoja de plano aerodinámico de la invención tiene varias características únicas. La invención sirve para manipular aerodinámicamente el recorrido de la hoja. El recorrido de la hoja se controla por la re-dirección de la capa límite de aire que acompaña a una hoja que se mueve a alta velocidad. El aparato de estabilización de hoja de plano aerodinámico no está motorizado y no utiliza un suministro de aire exterior para soportar la hoja mientras gira a tensión baja sin contacto físico. La disposición de aletas de borde trasero del plano aerodinámico con ranuras ahusadas inductoras de torbellino absorbe las vibraciones de la hoja y amortigua pequeñas ondulaciones de la hoja fuera del plano proporcionando al mismo tiempo una liberación suave de las superficies de control. El área y la forma de los estabilizadores de hoja de plano aerodinámico de la invención se varían (se pueden optimizar) según la velocidad de la hoja y ángulo de giro. El principio de diseño del aparato de estabilización de hoja de plano aerodinámico no motorizado de la invención es el control de la hoja móvil por manipulación de la capa límite de aire que rodea la hoja, así se puede usar cualquier tamaño o forma de plano aerodinámico que tenga dicha propiedad. El estabilizador de hoja de plano aerodinámico se puede usar en lugar de un rodillo curvado para apretar la hoja en una dirección transversal de la máquina y quitar arrugas de la hoja con contacto mínimo. La disposición de montaje está diseñada para ofrecer un mínimo de impedancia al flujo de aire alrededor de todo el plano aerodinámico. La disposición de montaje también proporciona la capacidad de regular el ángulo de ataque del estabilizador de hoja de plano aerodinámico para optimizar el control de la hoja para las condiciones operativas específicas que se den.

La descripción anterior se ha expuesto para ilustrar la invención y no pretende limitarla. Dado que los expertos en la técnica pueden realizar modificaciones de las realizaciones descritas que incorporan el espíritu y lo esencial de la invención, el alcance de la invención deberá limitarse solamente con referencia a las reivindicaciones anexas y sus equivalentes.

Claims (17)

1. Un aparato para estabilizar y cambiar la dirección de una hoja (11, 21, 122, 152) que se mueve a lo largo de un recorrido entre dispositivos de manipulación de hoja, incluyendo dicho aparato:

un plano aerodinámico no motorizado (10, 20, 50, 80, 130, 140, 150) que tiene un extremo delantero bulboso que se ahusa a un extremo trasero estrechado, teniendo dicho plano aerodinámico (10, 20, 50, 80, 130, 140, 150) superficies primera y segunda que miran en sentido contrario; y

una superficie de cola (86) que se extiende desde dicho extremo trasero de dicho plano aerodinámico (10, 20, 50, 80, 130, 140, 150), siendo dicha superficie de cola (86) plana o convexa hacia el recorrido de la hoja para definir una superficie activa (87, 157) con dicha segunda superficie de dicho plano aerodinámico (10, 20, 50, 80, 130, 140, 150), donde

dicha hoja (11, 21, 122, 152) está dispuesta para moverse en relación espaciada con y a lo largo de dicha superficie activa (87, 157) de tal manera que la interacción entre dicha superficie activa (87, 157) y la capa límite de aire (151) asociada con dicha hoja móvil (11, 21, 122, 152) sirva para estabilizar y alterar la dirección de dicha capa límite de aire (151) y dicha hoja móvil (11, 21, 122, 152).

2. El aparato de la reivindicación 1, donde dicha segunda superficie y dicha superficie de cola (86) definen además una región de entrada para dicha hoja móvil (11, 21, 122, 152) próxima a dicha segunda superficie de dicho extremo delantero bulboso, y una región de salida próxima a un extremo de dicha superficie de cola (86) que es distal a dicho extremo trasero.

3. El aparato de la reivindicación 2, donde dicha superficie de cola (86) incluye una pluralidad de ranuras de ventilación (84) a su través.

4. El aparato de la reivindicación 3, donde dichas ranuras de ventilación (84) están colocadas cerca de dicho extremo distal de dicha superficie de cola (86).

5. El aparato de la reivindicación 4, donde dichas ranuras de ventilación (84) se ahusan desde una abertura estrecha a una abertura más ancha junto a dicho extremo distal.

6. El aparato de la reivindicación 3, donde dichas ranuras de ventilación (84) acomodan el paso estable de dicha hoja móvil (11, 21, 122, 152) desde dicha región de salida.

7. El aparato de la reivindicación 2, donde dicha superficie de cola (86) incluye un borde apestañado en dicho extremo distal que se extiende ortogonalmente con respecto a dicha superficie activa (87, 157).

8. El aparato de la reivindicación 1, donde dichas superficies primera y segunda de dicho plano aerodinámico (10, 20, 50, 80, 130, 140, 150) están curvadas.

9. El aparato de la reivindicación 8, donde dicha superficie de cola (86) incluye una porción próxima a dicho extremo trasero que forma un arco continuo con la curva de dicha segunda superficie de dicho plano aerodinámico (10, 20, 50, 80, 130, 140, 150).

10. El aparato de la reivindicación 9, donde dicha superficie de cola (86) incluye una aleta de extensión (12, 82) que se extiende desde el extremo de dicha porción de arco continua.

11. El aparato de la reivindicación 10, donde dicha aleta de extensión (12, 82) se desvía de la curva de dicha superficie activa (87, 157) un ángulo seleccionado con relación a la tangente de la curva de dicha superficie activa (87, 157) en la unión de dicha porción de arco continua y dicha aleta de extensión (12, 82).

12. El aparato de la reivindicación 1, donde dicha primera superficie de dicho plano aerodinámico (10, 20, 50, 80, 130, 140, 150) está curvada y dicha segunda superficie incluye una región que es relativamente plana.

13. El aparato de la reivindicación 12, donde dicha superficie de cola (86) incluye una porción próxima a dicho extremo trasero que forma una superficie plana continua con dicha porción plana de dicha segunda superficie de dicho plano aerodinámico (10, 20, 50, 80, 130, 140, 150).

14. El aparato de la reivindicación 13, donde dicha superficie de cola (86) incluye una aleta de extensión (12, 82) que se extiende desde el extremo de dicha porción superficial plana continua.

15. El aparato de la reivindicación 14, donde dicha aleta de extensión (12, 82) se desvía de la porción superficial plana continua de dicha superficie activa (87, 157) un ángulo seleccionado.

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16. El aparato de la reivindicación 1, incluyendo además medios para colocar dicho plano aerodinámico (10, 20, 50, 80, 130, 140, 150) adyacente a dicho recorrido en una posición en la que dicha hoja (11, 21, 122, 152) se mueve en relación espaciada con y a lo largo de dicha superficie activa (87, 157) y la capa límite de aire (151) asociada con dicha hoja móvil (11, 21, 122, 152) sirve para estabilizar y alterar la dirección de dicha capa límite de aire (151) y dicha hoja móvil (11, 21, 122, 152).

17. Un método de estabilizar y cambiar la dirección de una hoja (11, 21, 122, 152) que se mueve a lo largo de un recorrido entre dispositivos de manipulación de hoja espaciados, incluyendo dicho método:

disponer un plano aerodinámico no motorizado (10, 20, 50, 80, 130, 140, 150) que tiene un extremo delantero bulboso y una cola que se extiende hacia atrás (12, 82) que tiene una superficie de cola (86) plana o convexa hacia el recorrido de la hoja, teniendo dicho extremo delantero superficies primera y segunda que miran en sentido contrario, proporcionando dicha cola (12, 82) una continuación de y cooperando con dicha segunda superficie para definir una superficie activa (87, 157); y

colocar dicho plano aerodinámico (10, 20, 50, 80, 130, 140, 150) adyacente a dicho recorrido en una posición en la que dicha hoja (11, 21, 122, 152) se mueve en relación espaciada con y a lo largo de dicha superficie activa (87, 157) de tal manera que la interacción entre dicha superficie activa (87, 157) y la capa límite de aire (151) asociada con dicha hoja móvil (11, 21, 122, 152) sirva para estabilizar y alterar la dirección de dicha capa límite de aire (151) y dicha hoja móvil (11, 21, 122, 152).