專利名稱：用于造紙機的管狀輥及制造管狀輥的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于造紙機的管狀輥(tube roll)，該管狀輥包括殼體和在其兩端部的輥頭(roll head)，用于將該管狀輥可旋轉(zhuǎn)地支撐于該造紙機；在殼體中的兩個金屬圓柱體，適于彼此以一間隔同軸設(shè)置；以及在圓柱體之間、連接到兩個圓柱體的芯構(gòu)造。本發(fā)明還涉及一種制造管狀輥的方法。
背景技術(shù)：
所謂的管狀輥用于造紙機和紙板機中。管狀輥具有中空的內(nèi)部，并且其殼體是管狀的。與實心輥相比，由于其重量輕且中空構(gòu)造，管狀輥主要用于無壓區(qū)位置(nipless position)。也就是說，管狀輥是分開的，不與另一輥接觸。此位置包括例如砑光機中的紙輥和導輥以及壓榨輥。通過使管狀輥可旋轉(zhuǎn)地支撐于造紙機，輥頭另外安裝于殼體端部。殼體厚度是幾十毫米，并且，殼體最通常是通過鑄造來制造。另一方面，管狀輥殼體還可以通過厚鋼板焊接制成。在與反作用輥形成壓區(qū)的管狀輥中，例如涂布輥和表面施膠(surface sizing)輥，僅使用具有壁厚約50mm的鑄造管狀輥。
不管制造方法，公知的管狀輥的殼體總是需要機械加工。盡管通過機械加工可以在殼體中獲得足夠的圓度，但管狀輥的震動特性將隨著殼體在不同點的厚度變化而改變。也就是說，殼體特性在殼體的圓周方向和在軸向均發(fā)生變化。由于管狀輥具有中空構(gòu)造，所以在其他方面管狀輥的震動也是技術(shù)難題。此外，管狀輥的承載能力差。
通過設(shè)置兩個同軸圓柱體來形成管狀輥殼體，來嘗試提高承載能力。此管狀輥揭示于公開號WO98/12440中。然而，該管狀輥具有兩個不同直徑的、彼此配合的傳統(tǒng)的圓柱體。在管狀的圓柱體之間，另外設(shè)置有形成芯構(gòu)造的配合部件，以支撐圓柱體。在一個實施例中，該部件由幾個六角形單元構(gòu)成，其設(shè)置在彼此的頂端并由金屬板材制成。一般而言，包含于殼體內(nèi)的圓柱體的厚度通常是幾十毫米。
制造此殼體的要求是日益嚴格的。另外，機械加工管狀輥和調(diào)節(jié)管狀輥平衡是非常費時的。盡管提高了承載能力，但管狀輥的總重量由于附加部件和內(nèi)圓柱體而增加。此外，部件的數(shù)量多，并且使部件在圓柱體之間配合部件是困難的。使用不同厚度的材料，使得制造更進一步復(fù)雜化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于造紙機的新穎的管狀輥，其重量更輕、但更堅固，并具有比之前的管狀輥更好的承載能力和震動特性。本發(fā)明的另一目的是提供一種用于制造管狀輥的新穎的方法，其比之前的制造方法更快捷而且效率更高，并可以用于制造具有不同特性的管狀輥。根據(jù)本發(fā)明的管狀輥的特性可以從所附的權(quán)利要求1中很明顯看出。相應(yīng)地，根據(jù)本發(fā)明的方法的特性可從所附的權(quán)利要求27中明顯看出。在根據(jù)本發(fā)明的管狀輥中，具有基本上相同厚度的材料可以用于圓柱體和芯構(gòu)造。至少內(nèi)圓柱體可以由金屬板材制成。不可預(yù)料的是整個殼體可以由金屬板材制成。這樣就可以獲得與傳統(tǒng)管狀輥相比顯著不同的重量。此外，管狀輥本身的質(zhì)量和硬度的關(guān)系比以前更優(yōu)越。此外，由于其構(gòu)造和制造方法，根據(jù)本發(fā)明的管狀輥不需要機械加工就能夠使用。如果需要，使用可允許機械加工的涂料，以便獲得所需的管狀輥表面特性。管狀輥的輥頭也是使用軸對稱零件和板構(gòu)造的新的構(gòu)造。另外，芯構(gòu)造可以以多種不同方式形成，并且管狀輥可以有多種不同功能。


下面將通過結(jié)合附圖詳細描述本發(fā)明，附圖用于描述本發(fā)明的一些實施例，其中圖1a是根據(jù)本發(fā)明的管狀輥的殼體的剖視圖；圖1b是圖1a顯示的殼體的局部放大圖；圖2a是根據(jù)本發(fā)明的殼體的局部放大剖視圖；圖2b是描述根據(jù)本發(fā)明的管狀輥的殼體的兩個不同實施例的局部放大剖視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的管狀輥的輥頭的局部剖視圖；
圖4a是根據(jù)本發(fā)明的管狀輥的軸測視圖；圖4b是圖4a的局部剖視圖；圖4c是圖4b顯示的芯構(gòu)件的局部剖視圖；圖5a是用于形成圖5b的芯構(gòu)造的型板(pattern)的局部視圖；圖5b顯示了根據(jù)本發(fā)明的芯構(gòu)造的另一實施例，顯示為局部未完成的狀態(tài)；圖5c顯示了圖5b的完成的芯構(gòu)造；圖6a顯示了根據(jù)本發(fā)明的管狀輥的特定實施例；圖6b顯示了根據(jù)本發(fā)明的管狀輥的另一特定實施例；圖7a顯示了用于根據(jù)本發(fā)明的管狀輥的芯構(gòu)造的兩個實施例；圖7b是用于制造芯構(gòu)造的材料的軸測視圖；圖8描述了應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的管狀輥的各種造紙機。
具體實施例方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明的管狀輥的殼體10的剖視圖。管狀輥通常是為造紙機而設(shè)計的，但是它們也可以應(yīng)用于紙板機及其他類似的成形機器。管狀輥的基本構(gòu)件包括殼體10和在殼體兩端的輥頭11，用于支撐該管狀輥，使該管狀輥可相對于造紙機旋轉(zhuǎn)。輥頭11的一個實施例顯示于圖3中。另外，如圖1所示，殼體10具有兩個金屬圓柱體12和13，適于彼此以一間隔同軸設(shè)置。芯構(gòu)造14用于支撐圓柱體12和13，該芯構(gòu)造14位于圓柱體12和13之間并連接圓柱體12和13。
根據(jù)本發(fā)明，至少內(nèi)圓柱體別出心裁地由具有厚度為1-5mm，更優(yōu)選是2-4mm的金屬板材制成。在不與反作用輥形成壓區(qū)的管狀輥中，外圓柱體也優(yōu)選由具有厚度為1-5mm，優(yōu)選是2-4mm的金屬板材制成。在適于與反作用輥形成壓區(qū)的管狀輥中，外圓柱體優(yōu)選是由具有例如6-30mm，優(yōu)選是10-20mm厚度的厚金屬板材制成。此構(gòu)造提供了一種管狀輥，其重量顯著地輕于以前的管狀輥，卻有足夠的強度和承載能力。此外，圓柱體和芯構(gòu)造很容易地彼此連接。輥頭11也連接到圓柱體12和13上。同時，還可能提供有利于負載和震動的殼體。此外，與已知設(shè)計相比，圓柱體彼此更接近。在這種情況下，圓柱體的形狀和整個殼體盡可能保持不變。芯構(gòu)造的高度的增加基本上會增加管狀輥的強度；然而，同時芯構(gòu)造將需要比計劃的設(shè)計更復(fù)雜的設(shè)計。
通常，圓柱體之間的距離是管狀輥的外徑的2-15％，優(yōu)選是3-10％。然而，距離最小約是30mm，最大約是100mm。這樣，根據(jù)本發(fā)明，為了提供沿殼體的徑向方向的芯構(gòu)造，一個連續(xù)的芯構(gòu)件就足夠了?？梢岳斫獾氖?，在殼體10的圓周方向上，可以有多個如圖1b所示的芯構(gòu)件15。制造比提出的芯構(gòu)造高的芯構(gòu)造將很困難，并會增加材料需要和管狀輥重量。每一芯構(gòu)件15是由金屬板材彎曲而成，并連接到外圓柱體12的內(nèi)表面和內(nèi)圓柱體13的外表面上，以形成單元結(jié)構(gòu)。所提出的帽狀芯構(gòu)件有利于連接；然而，也可以采用其他類型的芯構(gòu)件。在提出的實施例中，每一芯構(gòu)件都是獨立的帽狀的金屬板構(gòu)件。另一方面，一個合適的彎曲金屬板構(gòu)件可以包括多個芯構(gòu)件。
為了獲得使用金屬板帶來的好處，加工必須精確。因此，根據(jù)本發(fā)明，圓柱體和芯構(gòu)造可以均為激光切割和激光焊接的金屬板構(gòu)件。激光切割提供了具有高尺寸和外形精確度的金屬板構(gòu)件，其被精確地彎曲成需要的形狀。優(yōu)選通過使用沒有殘余應(yīng)力的冷扎板的金屬板材來促進切割和彎曲。這確保了金屬板構(gòu)件在切割操作過程中和切割操作之后保持平直，并且在彎曲過程中回彈小。特別是，彎曲芯構(gòu)件時獲得的精確度會影響管狀輥最終的精確度。此外，激光焊接允許金屬板構(gòu)件彼此連接時沒有變形。激光焊接是一種不使用金屬填料的焊接類型，因此，最終的管狀輥將不會有傳統(tǒng)的焊縫。因此，在焊接之后，管狀輥殼體不需要機械加工就能夠使用。為了獲得足夠的精確度，在激光焊接中采用適宜的焊接夾具和轉(zhuǎn)盤。圖1b是圖1a中的殼體10的局部放大圖。用箭頭示出了基本上在整個殼體長度上進行激光焊接。在生產(chǎn)技術(shù)方面，芯構(gòu)件15首先在其凸緣16處焊接到內(nèi)圓柱體13的外表面上，并最后將外圓柱體12焊接到芯構(gòu)件15的頂部。除了以上所述，例如，圓柱體可以由現(xiàn)成的管制成。此外，材料強度，特別是管的強度可以高于計劃的強度。除了激光方法，還可以采用其他合適的方法。
在橫截面方向，圓柱體由一個金屬板構(gòu)件制成，其是如圖1b所示的對接焊。然而，在管狀輥的軸向，每一圓柱體12和13均由兩個或以上圓柱形構(gòu)件12’和13’制成。這確保了制造過程保持足夠簡單。該制造通過使用2000mm長的圓柱形構(gòu)件進行了測試，并且結(jié)果是有利的。根據(jù)本發(fā)明，在兩圓柱體之間，在連續(xù)的圓柱形構(gòu)件之間形成的對接接頭處，另外采用支撐件17(參見圖2a)。該支撐件17是圓環(huán)構(gòu)件，其優(yōu)選具有合適的凸起18，用于固定圓柱形構(gòu)件13’。圖2a還顯示了輥頭的一個構(gòu)件20，優(yōu)選是通過在箭頭指示的位置進行焊接，將圓柱形構(gòu)件12’和13’連接到該構(gòu)件上。
圖2b顯示了支撐件17的各種應(yīng)用。此處的支撐件17是連接在圓柱形構(gòu)件12’和13’的對接接頭處的簡單的環(huán)。在圖的右側(cè)的支撐件17是采用上述應(yīng)用的方法激光焊接的。相應(yīng)地，左側(cè)的支撐件17是通過粘合連接的，由此提供了構(gòu)件之間的彈性接頭19。彈性有效地減輕了殼體震動。例如，合成橡膠可以用作彈性連接材料。此外，如果需要，焊接和粘合可以相結(jié)合。另外，由于這對殼體的剛度的影響很小，所以有利的是采用簡單的支撐構(gòu)件。另一方面，支撐構(gòu)件的尺寸可以用于改變沿管狀輥軸向的殼體的剛度。彈性接頭還有助于更換管狀輥的殼體。相同標號用于功能類似的零件。
圖4a是顯示根據(jù)本發(fā)明的處于準備安裝狀態(tài)的管狀輥。在突出軸26’的相配的軸承28裝配于該輥頭11。圖4b是該管狀輥的局部剖視圖。這里，芯構(gòu)件位于管狀輥的橫向方向上。根據(jù)本發(fā)明，通常，芯構(gòu)造是由一個或多個芯構(gòu)件制成，其沿管狀輥的軸向或橫向設(shè)置。因此，芯構(gòu)件是沿管狀輥的整個軸長度或其圓周長度連續(xù)延伸的構(gòu)件、或既沿管狀輥的整個軸長度又沿其圓周長度連續(xù)延伸的構(gòu)件。芯構(gòu)造的最簡單的形式是一個芯構(gòu)件，其延伸以覆蓋內(nèi)圓柱體的整個外表面。芯構(gòu)造可以以其整個表面接觸一個或兩個圓柱體。然而，更優(yōu)選是此接觸點僅在此構(gòu)造的內(nèi)表面和外表面的一部分。這是圓柱體的接觸點沿圓周方向或軸向連續(xù)形成接觸線的情況。這些接觸線可以在此構(gòu)造的內(nèi)表面或外表面上彼此相對，或者它們可以處于不同的位置，例如交替的。對于位于圓周方向的接觸線，使用術(shù)語“橫向芯構(gòu)造”；并且相應(yīng)地，對于軸向接觸線，使用術(shù)語“縱向芯構(gòu)造”。橫向芯構(gòu)造為管狀輥提供了圓周剛度(其特別是對負載有利)，并且允許根據(jù)本發(fā)明的管狀輥也用作壓區(qū)輥。在圖6a和圖7b中，部分接觸線顯示為點劃線。管狀輥的軸向接觸線用標號44表示，圓周方向接觸線用標號45表示。特別是在圖7a所示的實施例中示出了沿兩個方向的接觸線。根據(jù)本發(fā)明的管狀輥的應(yīng)用將在后面結(jié)合圖8更詳細地描述。圖4c是一個芯構(gòu)件15的橫截面視圖，這里，箍(hoop)15’通過冷扎成形來制成。該箍的材料強度是3mm。該外圓柱體12的厚度是15mm，而該內(nèi)圓柱體13的厚度是6mm。該殼體10還包括具有大約20mm厚度的聚氨酯涂層。該管狀輥可以用于例如涂布輥和表面施膠設(shè)備。
圖5b顯示了根據(jù)本發(fā)明的芯構(gòu)件15，其首先焊接到內(nèi)圓柱體13。在此應(yīng)用中，通過粘合來連接外圓柱體。優(yōu)選地，采用單組分的聚氨酯基粘合劑和密封合成物。該合成物通過空氣水分硬化，形成具有良好的抗腐蝕性和減震特性的高質(zhì)量彈性體。該接頭還很耐用。采用根據(jù)本發(fā)明的方法，首先通過焊接使輥頭和內(nèi)圓柱體連接。然后，通過焊接將形成芯構(gòu)造的彎曲金屬板構(gòu)件安裝于該內(nèi)圓柱體周圍。焊接點通過圖5b和圖5c中的箭頭來表示。朝向外圓柱體的芯構(gòu)造的構(gòu)件被預(yù)先處理，并且，使用圖5a所示的型板29來涂抹合成物。從而，設(shè)置了具有厚度為幾個毫米的精確形狀的帶30。讓該帶30干燥，在帶30干燥后，在形成于其前表面上的凹槽31中涂布一薄層的新的合成物(如圖5c所示)。在安裝外圓柱體之前，預(yù)先處理其內(nèi)表面，以確保粘合。最后，外圓柱體被適當拉伸，并通過焊接連接到輥頭。如果需要，通過機械加工來將輥頭變直，并且涂布該管狀輥。一旦合成物干燥，則管狀輥便可以交付使用了。
圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的輥頭11，其包括可拆卸地彼此連接的兩個環(huán)狀構(gòu)件20和21。如圖2a所示，所述圓柱形構(gòu)件12’和13’連接到第一環(huán)狀構(gòu)件20上。類似地，在第二環(huán)狀構(gòu)件21中，存在用于將管狀輥可旋轉(zhuǎn)地連接到造紙機的部件22。由于第一環(huán)狀構(gòu)件，例如，殼體可以制造成圓形并可以連接到機械加工設(shè)備上進行涂層。這里，部件22包括環(huán)狀構(gòu)件23，其利用板構(gòu)件24和25以同軸的方式設(shè)置于所述第二環(huán)狀構(gòu)件21，用于形成盒形結(jié)構(gòu)。這里，還通過在箭頭指示之處進行焊接，使部件彼此連接。該盒形結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是重量輕、且堅固。此外，待機械加工的構(gòu)件的尺寸遠小于傳統(tǒng)的輥頭的尺寸。該環(huán)狀構(gòu)件23還包括用于將中空軸連接到造紙機上的連接單元26。這里，連接單元26是突出軸26’，其通過冷縮配合連接到環(huán)狀構(gòu)件23上。為了將中空軸連接到造紙機，在突出軸26’上設(shè)置合適的軸承(未示出)。所提出的輥頭是堅固的，并且在沿管狀輥的軸向上僅需要較小的空間。
第一環(huán)狀構(gòu)件還可以用于平衡殼體。上述環(huán)狀構(gòu)件20和21彼此以螺栓(未示出)固定。該第一環(huán)狀構(gòu)件20設(shè)置有用于螺栓的螺紋孔27。實際上，有意地設(shè)置比螺栓更多的螺紋孔27。這允許在需要時，在未使用的螺紋孔內(nèi)安裝附加螺栓，以平衡殼體。上述構(gòu)造能夠在保持現(xiàn)有的輥頭的同時僅改變殼體。這樣就允許僅通過改變殼體來簡單地設(shè)置所需的管狀輥特性。
雖然根據(jù)本發(fā)明的殼體可以不經(jīng)過機械加工就能夠使用，但應(yīng)用位置可能需要管狀輥具有一定的特性。例如，可以在外圓柱體的外表面上設(shè)置涂層，并且在需要時，可以加工該涂層。另一方面，薄壁殼體具有良好的導熱性能。這樣就可以通過引導合適的介質(zhì)進入中空軸或甚至進入殼體內(nèi)部，來調(diào)整需要的管狀輥的溫度。因此，根據(jù)本發(fā)明的管狀輥甚至可以用作干燥圓柱體。此外，殼體可以設(shè)置孔，例如，隨著在殼體內(nèi)的空氣排出，該孔有利于在卷紙缸的尾部傳遞(tail transfer)。
至少外圓柱體12的區(qū)域的一部分可以具有通孔32，用于使氣流通過單元(cell)結(jié)構(gòu)連通到管狀輥周圍環(huán)境、或從管狀輥周圍環(huán)境連通到單元結(jié)構(gòu)。圖6a顯示了一體形成于單元結(jié)構(gòu)的吹氣和吸氣系統(tǒng)的例子。通過使用單元結(jié)構(gòu)，在需要時，可以僅在單元的一部分提供吹氣和吸氣。這樣就能夠例如在尾部引紙(tail threading)時進行紙幅的局部抽吸，或相應(yīng)地在需要的位置離開管狀輥。在圖6a中用箭頭示出了氣流。實際上，然而，單個管狀輥可以設(shè)置吹氣或吸氣，然而，二者可以設(shè)置在同一管狀輥的不同位置上。在金屬板材上打孔是非常容易的；特別是利用激光切割方法時，孔可以被精確地限定。同時，孔的形狀和位置的選擇可以比傳統(tǒng)技術(shù)具有更大的自由度。實際上，上述管狀輥可以用作例如具有一體成型的區(qū)域可控吹氣和吸氣的卷紙軸(reel spool)。該吹氣和吸氣可以限定在機器方向(machine direction)，例如，在保持在芯構(gòu)造15和外圓柱體12之間的一個或多個單元46之內(nèi)。與在整個單元區(qū)域設(shè)置吸氣或吹氣的情況相比，可以很容易在一個單元上制造有效的吸氣和吹氣。另一方面，也可以在造紙機橫向單元的一定區(qū)域內(nèi)橫向地限定吹氣或吸氣。例如，該構(gòu)造能夠?qū)⒅鲃涌刂莆鼩鈪^(qū)域一體形成到用于尾部引紙的管狀輥上。另一方面，吹氣可以用于例如，僅在機器或橫向方向上的某個特定的需要位置提供分離刮除(detaching doctoring)或改變吹氣。通常，因為吹氣或吸氣僅設(shè)置在需要的位置，所以節(jié)約真空或空氣消耗是顯著的。對所需單元結(jié)構(gòu)的真空或空氣分布通過管狀輥頭構(gòu)造(未示出)產(chǎn)生。該管狀輥還可以包括用于測量壓力水平和其他相關(guān)參數(shù)及其他形狀的壓力測量件。
還可以在形成于芯構(gòu)造中的單元中布置其他類型的介質(zhì)流，用于例如通過液體或氣體加熱或冷卻管狀輥。這主要應(yīng)用于涂布輥或干燥輥的應(yīng)用。例如，通過冷卻該輥，可以提高涂布輥的耐用性。
芯構(gòu)造也可以包括其他功能。根據(jù)本發(fā)明，外圓柱體、內(nèi)圓柱體和/或芯構(gòu)造設(shè)置有傳感元件，用于測量管狀輥壓力。圖6b顯示了傳感元件的兩個應(yīng)用例子。在第一實施例中，該管狀輥的外圓柱體12的內(nèi)表面設(shè)置有應(yīng)變儀34。該應(yīng)變儀可以用于基于該芯構(gòu)造和由金屬板材制成的殼體的變形，來確定容易產(chǎn)生影響的力。除了應(yīng)變儀，還可以使用EMFI震動板(diaphragm)，當該震動板直接安裝于傳統(tǒng)輥涂布下時，其不能夠抵抗橡膠涂層的硬化(curing)熱。另一方面，測量傳感器可以使用傳統(tǒng)的壓力傳感器或類似物。
在圖6b中，傳感元件33設(shè)置于芯構(gòu)件15中。對于單個傳感器，可以考慮芯構(gòu)造角度來計算力。另一方面，通過將芯構(gòu)造的不同側(cè)面的力加總來消除角度的影響。測量件還可以在管狀輥的切線方向提供剪切力。例如，應(yīng)變儀可以用于直接測量例如有關(guān)涂布、卷取或卷紙的壓區(qū)載荷。另一方面，可以例如在干燥器和導輥上容易地測量紙幅或織物的拉伸。提出的結(jié)構(gòu)提供了以簡單的方式進行多功能測量，這在傳統(tǒng)的管狀輥中是不可能的。此外，測量件提供了在使用單元構(gòu)造管狀輥的過程中進行監(jiān)控以及其預(yù)定壽命的測量的條件。該傳感元件33通過適當?shù)膶Ь€35連接至遙測裝置，例如其用于傳遞來自正在旋轉(zhuǎn)的管狀輥(未示出)的測量結(jié)果。
還可以通過將適宜提供剛度的材料填充到單元或單元的一部分中，提高管狀輥、特別是具有縱向芯構(gòu)造的管狀輥的剛度。例如，可以使用加強輪廓件，其可以通過擠出成形、由強度大于200Gpa的碳纖維制成，以提供高軸向剛度。該加強輪廓件47優(yōu)選是精確地相應(yīng)于單元46的形狀，以便允許其每一表面盡可能精確地連接到單元46的內(nèi)表面上，即連接到芯構(gòu)造14上。與圖6b不同，加強輪廓件還可以是空心的。一旦加強輪廓件和芯構(gòu)件之間的接合處盡可能連接好，加強輪廓件將能承受傳遞給管狀輥的力。該加強輪廓件優(yōu)選是具有制成的凹槽或類似物，以便用于粘合劑及所需的裝置；節(jié)結(jié)、隆起、或類似物，用于將加強輪廓件定位在合適位置。導入凹槽的粘合劑在圖6b中以陰影顯示。當管狀輥位于垂直位置時，能最好地進行粘合，由此允許以一定壓力將粘合劑涂布于凹槽中，優(yōu)選是從下向上。利用加強輪廓件，通過選擇用于安裝于管狀輥內(nèi)的加強輪廓件的合適的量，能夠容易地改變管狀輥的剛度，同時考慮到其動態(tài)特性。為了使管狀輥無震動地旋轉(zhuǎn)，加強輪廓件必須相對于管狀輥中心對稱地位于殼體內(nèi)。因此，管狀輥內(nèi)的單元的數(shù)量必須是可以以例如二或四或其他偶數(shù)等分的，使得加強輪廓件可以位于例如，每一第二、或每一第四單元內(nèi)。然而，設(shè)置于太長間隔的加強輪廓件具有的缺點是，在管狀輥旋轉(zhuǎn)過程中，在殼體周圍的慣性力矩差會增加過大，會引起震動。
測試的一個管狀輥的直徑是800mm，圓柱體之間的距離是50mm。外圓柱體由厚度為4mm的金屬板制成。內(nèi)圓柱體和該芯構(gòu)件的厚度是2mm。具有長度大約為7800mm的管狀輥的總重量是1700kg，其僅是設(shè)有鑄造殼體的傳統(tǒng)管狀輥的重量的一半。此外，在這種情況下，該管狀輥的最低特定頻率增加了5Hz。圖1a顯示了包括36個芯構(gòu)件的這種管狀輥的橫截面視圖。
除了上述的金屬板，芯構(gòu)造可以由金屬泡沫材料或彈性合成物制成，實際上，可拉伸的金屬在圓柱體之間鑄成，或在圓柱體之間粘合由金屬泡沫材料構(gòu)件。使用金屬泡沫材料提供了承載能力極大但重量輕的芯構(gòu)造，其同時提供了有效的減震。此外，圓柱體的尺寸可自由選擇，特別地，鑄造是一種簡單的制造方法。由于特定金屬泡沫材料特性，管狀輥可以不產(chǎn)生重量或震動問題而按照需要制造而成。例如，鋁泡沫材料由于其重量輕和抗腐蝕而是一種適宜材料。這示于圖7a中，其中，管狀輥橫截面的底部是由金屬泡沫材料制成。使用金屬泡沫材料還顯著地增加了管狀輥的承載能力。在金屬泡沫材料中，還可以設(shè)置例如由碳纖維制成的加強帶，其可以進一步增強殼體。圖7a所示的管狀輥另外還設(shè)置有涂層。
相應(yīng)地，圖7a剖視圖的上部由彈性合成物制成。實際上，芯構(gòu)造由例如聚氨酯墊36形成，其中，以合適的間隔切割形成開口37(圖7b)。這就可以使管狀輥的質(zhì)量小，并且彈性合成物承受輕微變化，這實際上有效地減輕了震動。當使用聚氨酯墊時，墊粘合在圓柱體之間。對于橡膠，也可使用硬化。開口的尺寸和形狀可以用于根據(jù)需要調(diào)整減震特性。
根據(jù)本發(fā)明的管狀輥由兩個薄圓柱體連接芯構(gòu)造組成。與傳統(tǒng)的輥相比，此類型的管狀輥重量僅為傳統(tǒng)的輥重量的三分之一。同時，制造費用明顯較低。該管狀輥還特別適用于例如干燥部中的紙輥和導輥、涂布器中的壓區(qū)輥、或在紙卷(reel)或卷紙機(winder)中的卷紙軸。因此，管狀輥該還可以用作受到中等的壓區(qū)載荷的壓區(qū)輥。
適于用作壓區(qū)輥的管狀輥的例子是如下構(gòu)造其中，外圓柱體由15mm厚板材制成，并且具有50mm較小直徑的內(nèi)圓柱體由4mm厚金屬板材制成。內(nèi)圓柱體通過焊接連接到輥頭上。芯構(gòu)造由具有3mm厚的波狀結(jié)構(gòu)的金屬板材形成，并且其如圖6a所示沿橫向設(shè)置于內(nèi)圓柱體的頂部。該外圓柱體通過粘合設(shè)置于該芯構(gòu)造的頂部并通過焊接連接到頭構(gòu)造。最后，外徑1500mm的管狀輥用XmateX涂層涂覆。因此，如圖4a所示設(shè)置的管狀輥的尺寸適于壓區(qū)載荷75KN/m。這使得適于例如，用作表面涂布設(shè)備的輥。圖8顯示了管狀輥應(yīng)用的其他例子。根據(jù)本發(fā)明的管狀輥可以用于例如干燥筒38、導輥39或涂布輥40。具有彼此接觸的壓區(qū)的表面施膠設(shè)備或涂布設(shè)備的輥子可以是根據(jù)本發(fā)明的管狀輥。該管狀輥還可以用作紙輥41、砑光機中的壓榨輥42部件以及用作紙卷或卷紙機中的卷紙缸43。根據(jù)本發(fā)明的管狀輥的剛度特性足夠用于抵抗由于織物拉伸或與另一輥子接觸的壓區(qū)在線性載荷低于100kN/m下施加的載荷。
根據(jù)本發(fā)明的管狀輥比以前的管狀輥輕得多。此外，兩個圓柱體和位置彼此接近的芯構(gòu)造提供了不僅堅固而且具有良好的承載能力的殼體。這使得根據(jù)本發(fā)明的管狀輥甚至可以用作壓區(qū)輥。此外，此構(gòu)造可以有效地減輕震動，使得根據(jù)本發(fā)明的管狀輥在使用時較穩(wěn)定。該管狀輥直徑小，從而還可以降低電力(power)要求。此外，由于管狀輥采用了新的輥頭構(gòu)造，所以該管狀輥易于安裝和使用。另外，此構(gòu)造消除了一半重大(half-critical)的震動，允許安全地制造比以前更小的管狀輥。另一方面，通過使用板構(gòu)造圓柱體，消除了先前制造技術(shù)設(shè)置的限制，沒有重量問題。從而也允許制造大的輥。此外，該管狀輥具有很強的抗腐蝕性和與之相關(guān)的各種功能。
權(quán)利要求
1.一種用于造紙機的管狀輥，其中該管狀輥包括殼體(10)和輥頭(11)，該輥頭(11)位于殼體兩端部，用于將該管狀輥可旋轉(zhuǎn)地支撐于該造紙機；兩個金屬圓柱體(12、13)，其位于該殼體(10)中，適于彼此以一間隔同軸設(shè)置；以及芯構(gòu)造(14)，其位于所述圓柱體(12、13)之間并連接到兩個圓柱體(12、13)；其特征在于，每一輥頭(11)連接到兩個圓柱體(12、13)，在所述圓柱體中，至少內(nèi)圓柱體(13)由金屬板材制成。
2.如權(quán)利要求1所述的管狀輥，其特征在于，所述圓柱體的外圓柱體(12)也由金屬板材制成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的管狀輥，其特征在于，該金屬板材的厚度是1-5mm，更優(yōu)選是2-4mm。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的管狀輥，其特征在于，該外圓柱體(12)的厚度大于該內(nèi)圓柱體(13)的厚度。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項所述的管狀輥，其特征在于，所述圓柱體(12、13)之間的距離是該管狀輥的外徑的2-15％，優(yōu)選是3-10％，然而，該距離在30-100mm的范圍內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項所述的管狀輥，其特征在于，該芯構(gòu)造(14)由一個或多個芯構(gòu)件(15)構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求6所述的管狀輥，其特征在于，該芯構(gòu)造(14)由適于沿該管狀輥的軸向或橫向設(shè)置的一個或多個芯構(gòu)件(15)構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求6或7所述的管狀輥，其特征在于，該芯構(gòu)造(14)由一個連續(xù)的芯構(gòu)件(15)構(gòu)成。
9.如權(quán)利要求8所述的管狀輥，其特征在于，該芯構(gòu)件(15)由金屬板材制成，其連接到該外圓柱體(12)的內(nèi)表面和該內(nèi)圓柱體(13)的外表面上，以形成單元結(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求9所述的管狀輥，其特征在于，優(yōu)選是碳纖維構(gòu)造的加強輪廓件(47)與該芯構(gòu)件(15)形成為一體。
11.如權(quán)利要求8所述的管狀輥，其特征在于，該芯構(gòu)件(15)是彈性墊(36)。
12.如權(quán)利要求1-10中任一項所述的管狀輥，其特征在于，所述圓柱體(12、13)和該芯構(gòu)造(14)都是激光切割和激光焊接的金屬板構(gòu)件。
13.如權(quán)利要求1-10中任一項所述的管狀輥，其特征在于，在該管狀輥的軸向，所述兩個圓柱體(12、13)由兩個或兩個以上的圓柱形構(gòu)件(12’、13’)組成，并且在其間的對接接頭處以及在所述圓柱體(12、13)之間設(shè)有與所述圓柱形構(gòu)件(12’、13’)連接的支撐件。
14.如權(quán)利要求13所述的管狀輥，其特征在于，在所述圓柱形構(gòu)件(12’、13’)和該支撐件(17)之間設(shè)有激光焊接部或由彈性連接材料例如合成橡膠制成的彈性接頭(19)。
15.如權(quán)利要求1-10中任一項所述的管狀輥，其特征在于，該金屬板材是沒有殘余應(yīng)力的冷扎板。
16.如權(quán)利要求1-6中任一項所述的管狀輥，其特征在于，該芯構(gòu)造(14)由金屬泡沫或彈性合成物組成。
17.如權(quán)利要求1-16中任一項所述的管狀輥，其特征在于，該輥頭(11)包括兩個彼此可拆卸地連接的環(huán)狀構(gòu)件(20、21)，所述圓柱體(12、13)連接到所述環(huán)狀構(gòu)件的第一環(huán)狀構(gòu)件(20)上，同時所述環(huán)狀構(gòu)件的第二環(huán)狀構(gòu)件(21)設(shè)置有用于將管狀輥可旋轉(zhuǎn)地連接于該造紙機的部件(22)。
18.如權(quán)利要求17所述的管狀輥，其特征在于，該部件(22)包括環(huán)狀構(gòu)件(23)，該環(huán)狀構(gòu)件(23)利用板構(gòu)件(24、25)同軸設(shè)置于所述第二環(huán)狀構(gòu)件(21)上以形成盒形結(jié)構(gòu)，并且該環(huán)狀構(gòu)件(23)具有用于將一中空軸連接到該造紙機上的連接單元(26)。
19.如權(quán)利要求1-18中任一項所述的管狀輥，其特征在于，在該外圓柱體(12)的外表面上設(shè)有涂層。
20.如權(quán)利要求9所述的管狀輥，其特征在于，在該外圓柱體(12)的至少部分區(qū)域具有通孔(32)，用于使通過該單元結(jié)構(gòu)到管狀輥周圍、或從管狀輥周圍到該單元結(jié)構(gòu)的氣流連通。
21.如權(quán)利要求9所述的管狀輥，其特征在于，在該單元結(jié)構(gòu)包括多個單元(50)，其中有用于加熱或冷卻該管狀輥的介質(zhì)流。
22.如權(quán)利要求1-21中任一項所述的管狀輥，其特征在于，在該外圓柱體(12)、內(nèi)圓柱體(13)和/或芯構(gòu)造(14)中設(shè)置有用于測量該管狀輥的壓力的傳感元件(33)。
23.如權(quán)利要求1-22中任一項所述的管狀輥，其特征在于，該管狀輥是造紙機中的校正輥、導輥或壓榨輥(39、41、42)。
24.如權(quán)利要求1-22中任一項所述的管狀輥，其特征在于，該管狀輥是造紙機中的表面施膠或涂布設(shè)備的輥(40)。
25.如權(quán)利要求1-22中任一項所述的管狀輥，其特征在于，該管狀輥是造紙機中的卷紙軸(43)。
26.如權(quán)利要求1-22中任一項所述的管狀輥，其特征在于，該管狀輥是造紙機中的干燥筒(38)。
27.一種制造管狀輥的方法，該管狀輥包括輥頭(11)和殼體(10)，以及在兩個同軸相配的圓柱體(12、13)之間的芯構(gòu)造(14)，其特征在于制造輥頭(11)；由金屬材料制造外圓柱體(12)；由金屬板材制造內(nèi)圓柱體(13)；以及在如下步驟之后，制造該芯構(gòu)造將該芯構(gòu)造(14)設(shè)置于該內(nèi)圓柱體(13)的項部；以及使該芯構(gòu)造(14)和該內(nèi)圓柱體(13)彼此連接，并且，在這些步驟之前或之后，使該內(nèi)圓柱體(13)和該輥頭(11)彼此連接；之后，該外圓柱體(12)設(shè)置于該芯構(gòu)造(14)的頂部，并連接到該芯構(gòu)造(14)和該輥頭(11)。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，該管狀輥被涂布；
29.如權(quán)利要求27或28所述的方法，其特征在于，該芯構(gòu)造(14)的外表面的相互接觸表面和/或該外圓柱體(12)的內(nèi)表面在彼此連接之前經(jīng)過預(yù)處理。
30.如權(quán)利要求27-29中任一項所述的方法，其特征在于，該芯構(gòu)造(14)和該圓柱體(12、13)通過焊接連接。
31.如權(quán)利要求27-30中任一項所述的方法，其特征在于，該輥頭(11)和所述圓柱體(12、13)通過焊接連接。
32.如權(quán)利要求27-31中任一項所述的方法，其特征在于，所述圓柱體(12、13)由兩個或兩個以上彼此通過對接焊縫連接的圓柱形構(gòu)件(12’、13’)制成。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，在所述圓柱形構(gòu)件(12’、13’)之間的對接焊縫處設(shè)置支撐件(17)。
34.如權(quán)利要求27-33中任一項所述的方法，其特征在于，在焊接中使用激光焊接。
35.如權(quán)利要求27-29中任一項所述的方法，其特征在于，該芯構(gòu)造(14)和所述圓柱體(12、13)通過粘合連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于造紙機的管狀輥。該管狀輥包括殼體(10)和用于將該管狀輥可旋轉(zhuǎn)地支撐于該造紙機的輥頭(11)。殼體(10)具有適于彼此以一間隔同軸設(shè)置的兩個金屬圓柱體(12、13)。在圓柱體(12、13)之間，另外設(shè)有連接到兩個圓柱體(12、13)的芯構(gòu)造(14)。每一輥頭(11)連接到兩個圓柱體，在圓柱體中，至少內(nèi)圓柱體(13)由金屬板材制成。本發(fā)明還涉及一種制造管狀輥的方法。
文檔編號D21F3/02GK1738979SQ200480002356
公開日2006年2月22日 申請日期2004年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月29日
發(fā)明者萊奧·庫爾基寧, 拉米·文尼寧, 彼得里·蘭內(nèi)斯, 塔圖·皮特凱寧, 卡里·霍洛派寧 申請人:美卓造紙機械公司