專利名稱：纖維幅材機輥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在纖維幅材機(優(yōu)選為紙張、紙板以及化學漿機)中使用的輥，用 以處理(例如加熱和/或冷卻)幅材類材料。本發(fā)明涉及一種用于處理纖維幅材的纖維幅材機輥，包括本體，其具有第一端部 和第二端部；至少一個軸端，其固定到本體并包括至少一個用于導入和/或?qū)С鰝鳠釀┑?第一流道；以及殼體層，其圍繞本體，用于在運轉(zhuǎn)期間將熱量從傳熱劑傳遞到纖維幅材/從 纖維幅材傳遞到傳熱劑。此外，本發(fā)明涉及一種用于維護根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維幅材機輥的根據(jù)權(quán)利 要求18所述的方法。此外，本發(fā)明涉及一種用于制造纖維幅材機輥的根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法。
背景技術(shù)：
目前，壓光紙張和紙板所需的熱能由被加熱的輥(即熱輥)產(chǎn)生。在過去數(shù)年間 壓光機運行速度已顯著地提升。為了獲得所需的壓光效果，熱輥的表面溫度必須升高到 2000C -250°C。與熱輥的高表面溫度結(jié)合的高運行速度意味著來自熱輥的熱能交換必須非 常高，在新工藝中，通常為200kW/m乃至更高。眾所周知，熱輥的熱量是通過將用作傳熱劑的流體引導到熱輥殼體中的孔內(nèi)產(chǎn)生 的，在孔內(nèi)，熱量傳遞到殼體并被進一步引導到輥的表面。在諸如DE 44 04 922 Cl和DE 40 36 121 Al的公開文獻中披露了在殼體中的周緣孔內(nèi)設(shè)置傳熱孔的實例。因基于加工技術(shù)的限制，傳熱劑孔必須被設(shè)置得離熱輥的表面相當深，由此保持 在傳熱劑孔與熱輥表面之間的材料起到隔熱物的作用并限制來自熱輥的熱能交換。而且， 考慮到熱輥中所使用的傳熱劑(即油)的實際最高溫度約為300°C，來自熱輥的熱能交換被 限制在約為200kW/min，并且熱輥的表面溫度被限制到200°C。當纖維幅材的壓光和干燥工藝發(fā)展并且生產(chǎn)線更新時，必須用新的熱輥替換熱交 換過低的舊的熱輥。這種熱輥的進一步的使用尚未得到有效設(shè)置。必須能夠?qū)纳a(chǎn)線卸 下的熱輥改型以供重新使用。本發(fā)明的總體目的是消除或至少基本上緩解上述的缺點和不足。進一步的目的是 提供一種能夠大量傳熱的纖維幅材機輥，該纖維幅材機的流道系統(tǒng)制造簡單、具有低制造 成本，且由此可確保纖維幅材機輥的殼體具有所需的特性，例如像表面特性和強度特性等， 并確保輥的本體具有所需的特性(優(yōu)選為承載特性)。本發(fā)明的進一步的目的是簡化纖維 幅材機輥的維護。本發(fā)明的進一步的目的是能夠?qū)⑴f的輥體用作基體來制造纖維幅材機 棍。借助本發(fā)明實現(xiàn)了這些目的，本發(fā)明的特有特征由所附權(quán)利要求限定。

發(fā)明內(nèi)容
在權(quán)利要求1的特征部分披露了根據(jù)本發(fā)明的纖維幅材機輥的主要的特有特征。
具有大約1到20mm(優(yōu)選為1到5mm)壁厚的管狀金屬殼被設(shè)置為圍繞根據(jù)本發(fā) 明的纖維幅材機輥的本體的殼體層，使得在本體與金屬殼之間形成傳熱劑的周緣流動室， 該周緣流動室沿纖維幅材機輥的徑向方向具有約1到2mm的高度。該流動室與至少一個用 于導入和/或?qū)С鰝鳠釀┑牡谝涣鞯莱柿鲃舆B通，流動室位于纖維幅材機的輥軸端。根據(jù)本發(fā)明的第一方法包括用具有相同特性或不同特性的另一金屬殼來替換構(gòu) 成纖維幅材機輥的殼體層的金屬殼，上述另一金屬殼優(yōu)選可包括下述特性至少之一表面 質(zhì)量、硬度、厚度、材料強度、焊接適用性(suitability)、導熱性、硬化性能。根據(jù)本發(fā)明的第二方法包括將待調(diào)節(jié)的輥的本體或具有周緣孔的輥的本體用作 纖維幅材機輥的本體的基體，在本體中設(shè)置用于將傳熱劑從本體內(nèi)部引導到本體外周緣的 第二流道。具有約1到20mm壁厚的管狀金屬殼被設(shè)置為圍繞本體的殼體層，使得在本體與 金屬殼之間形成傳熱劑的周緣流動室，該周緣流動室沿纖維幅材機輥的徑向方向具有約1 到2mm的高度。在一些實施例中，輥包括固定在本體和至少一個軸端之間的至少一個凸緣，并且 金屬殼在至少一個邊界區(qū)域通過焊接被固定到凸緣。在一些實施例中，在輥的本體的表面上形成凹槽，環(huán)箍被以封閉形式(form closure)固定到凹槽，并且金屬殼通過焊接被固定到環(huán)箍。在一些實施例中，在輥的本體的表面上形成臺肩，包括凹槽的環(huán)箍被以封閉形式 固定到臺肩，并且金屬殼通過焊接被固定到環(huán)箍。根據(jù)本發(fā)明的纖維幅材機輥目的在于用以擠壓和/或壓光和/或加熱和/或冷卻 在纖維幅材機輥與接觸纖維幅材機輥的匹配構(gòu)件之間的接觸區(qū)(即壓區(qū))中的纖維幅材， 或用以烘干或加熱或冷卻纖維幅材機輥的殼體表面上的纖維幅材。根據(jù)本發(fā)明的纖維幅材機的輥適合用于下面一個或多個纖維幅材機的應(yīng)用中多 輥壓光機的熱輥、軟壓光機的熱輥、長壓區(qū)壓光機的熱輥、靴式壓光機的熱輥、帶式壓光機 的熱輥、金屬帶式壓光機的熱輥、烘缸、纖維幅材機的擠壓單元的熱輥和/或纖維幅材機的 涂布段的熱輥。根據(jù)本發(fā)明的纖維幅材機輥的本體可由承載、容易加工且廉價的金屬材料如鑄鐵 來制造，其不需要具備特別好的傳熱特性，并且殼體層可依據(jù)表面層所需的特性(如良好 的耐磨性和硬度)進行優(yōu)化?？蓪んw層形成得相對薄或非常薄，由此降低殼體層的材料 消耗。殼體層還可另外受到熱處理，如消除殘余應(yīng)力退火和/或硬化和/或表面處理和/ 或涂覆，以獲得期望的特性。在下面，將參照附圖描述本發(fā)明，然而本發(fā)明不限于圖中所示的內(nèi)容。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選熱輥的截面，該熱輥配備有薄金屬殼和位于殼 內(nèi)的用于傳熱劑的周緣流動室。圖2示出了圖1中的部分A的局部放大圖，圖2示出了金屬殼與熱輥的本體的固定。圖3示出了在金屬殼的邊界區(qū)域內(nèi)的材料的優(yōu)選設(shè)計。圖4示出了無殼體層的根據(jù)圖1的熱輥以及傳熱劑在周緣流動室中的流動F的實例。圖5至圖8示出了諸如在本體的軸向方向上固定圖1所示的熱輥的金屬殼的幾種 方式。
具體實施例方式圖1示出了用于處理纖維幅材的被加熱和/或冷卻的纖維幅材機輥，即熱輥1。熱 輥1包括用于承載的具有大體圓筒形外表面的本體2 ；以及固定到本體的端部2a、2b的軸 端3a、3b。在圖1中，固定到本體2的第一端部2a的第一軸端3a包括至少一個用于導入和 /或?qū)С鰝鳠釀┑牡谝涣鞯?a，并且固定到本體2的第二端部2b的第二軸端3b包括至少 一個用于導入和/或?qū)С鰝鳠釀┑牡谝涣鞯?b。熱輥1包括圍繞本體2的殼體層5，殼體 層5用于在運轉(zhuǎn)期間將熱量從傳熱劑傳遞到纖維幅材或從纖維幅材傳遞到傳熱劑。傳熱劑 優(yōu)選為在高溫下使用的油。具有約1到20mm、優(yōu)選為1到5mm的壁厚的管狀金屬殼5被設(shè) 置成圍繞熱輥1的本體2的殼體層，以在本體2與金屬殼5之間形成傳熱劑的周緣流動室 6，該流動室沿優(yōu)選旋轉(zhuǎn)對稱的熱輥1的徑向具有約1到2mm的高度。在圖2和相關(guān)的描述中以及圖5至圖8和相關(guān)的描述中更詳細地示出了圖1的部 分A中的金屬殼5與熱輥1的本體2的固定。如圖7所示，金屬殼5也可被固定到熱輥1 的軸端3a、3b。圖1中示出的熱輥1的本體2優(yōu)選為圓筒形和管狀，并且包括在其第一端2a的第 二流道8a，第二流道8a在本體2的第一端部2a處的內(nèi)部第一部分容積7a與本體2外部的 周緣流動室6之間形成流動連通。此外，本體2還包括在其第二端部2b的第二流道8b，第 二流道8b形成本體2的第二端部2b處的內(nèi)部第二部分容積7b與本體外部的周緣流動室 6之間的流動流通。通過在本體的各個端部區(qū)域安裝分隔壁9a、9b，在本體2中形成部分容積7a、7b， 本體2的基本形狀優(yōu)選為圓筒形和管狀，而分隔壁的位置可沿本體2的軸向變化。分隔壁 9a、9b可使本體的內(nèi)部容積與部分容積7a、7b分離，內(nèi)部容積由本體2的優(yōu)選為圓筒形的內(nèi) 壁2d和軸端3a、3b的面向本體2的壁3a'、3b'限定。分隔壁9a、9b優(yōu)選被定位得使大量 的傳熱劑不是存儲在熱輥1內(nèi)。位于本體2的不同端部2a、2b的部分容積7a、7b無需在體 積和尺寸方面相似，而可因諸如第二流道8a、8b的不同配置、第二流道8a、8b的不同數(shù)目或 固定到本體2的端部2a、2b的不同種類的軸端3a、3b而彼此不同。第二流道8a、8b優(yōu)選在本體2中形成為徑向孔。在此無意以任何形式限制第二流 道8a、8b的位置或數(shù)目。本體的第一端部2a處的設(shè)置可不同于另一端2b處使用的設(shè)置。 可在本體2的不同端部2a、2b設(shè)置不同數(shù)目的第二流道8a、8b，和/或第二流道8a、8b的直 徑可與第二流道8a、8b附近的直徑不同、或與位于另一端部2a、2b的第二流道8a、8b的直 徑不同。第二流道8a、8b可位于距本體的一個端部2a、2b相同或不同的距離處，和/或與 距本體的一個端部2a、2b相互等距的多個其它的第二流道8a、8b相比，第二流道8a、8b中 的至少一個可位于距本體的這個端部2a、2b不同距離的位置處。本體2中第二流道8a、8b 相互的距離優(yōu)選被設(shè)置為沿熱輥1的周緣的旋轉(zhuǎn)方向不相等。當?shù)诙鞯?a、8b以等間隔 設(shè)置時，第二流道的優(yōu)選的數(shù)目為質(zhì)數(shù)11和13。根據(jù)本發(fā)明的相關(guān)方法，通過將待調(diào)節(jié)的輥的或具有周緣孔的熱輥的優(yōu)選為圓筒形和管狀的本體用作本體2的基體，還可在熱輥1中加工出第二流道8a、8b，在本體2中設(shè) 有用于優(yōu)選將傳熱劑從本體2的內(nèi)部引導到其外周緣的第二流道8a、8b。在此情況下，將具 有約1到20mm壁厚的管狀金屬殼5設(shè)置為圍繞本體2的殼體層，從而在本體2與金屬殼5 之間形成傳熱劑的周緣流動室6，該流動室沿熱輥1的徑向方向具有約1到2mm的高度。熱輥1的流道系統(tǒng)包括以圖1所示的方式呈流動連通的下列各部分位于第一軸 端3a的第一流道4a ；位于本體2的第一端部2a的第一部分容積7a ；連接第一部分容積7a 和周緣流動室6的第二流道8a ；周緣流動室6 ；連接周緣流動室6和第二部分容積7b的第 二流道8b ；第二部分容積7b ；以及在第二軸端3b的第二條第一流道4b。自然，熱輥1的流道系統(tǒng)還可包括如下方案經(jīng)由一個軸端3a或3b來實現(xiàn)傳熱劑 的導入和/或?qū)С??？墒褂秒p向聯(lián)結(jié)實現(xiàn)流動，即通過諸如嵌套管在同一軸端同時實現(xiàn)流 入和流出，由此，回流經(jīng)由熱輥的內(nèi)孔被引導回到同一端。在此情況下，可更簡單地實現(xiàn)另 一軸端，和/或可在另一軸端實現(xiàn)需要空間的其它功能；例如，隨后可通過另一軸端實施熱 輥的旋轉(zhuǎn)操作。形成熱輥1的殼體層的金屬殼5的材料優(yōu)選為焊接鋼，優(yōu)選地，結(jié)構(gòu)鋼。優(yōu)選地， 金屬殼5的材料為硬化合金鋼。熱輥1的本體2的材料為鑄鐵，優(yōu)選為球墨鑄鐵。圖2示出了圖1中的部分A的局部放大圖，圖2示出了將金屬殼5固定到熱輥2 的本體2、和在金屬殼5內(nèi)形成周緣流動室6。通過焊接(優(yōu)選為摩擦熔焊)至少在邊界區(qū) 域5a、5b之一(在圖2中為金屬殼5的邊界區(qū)域5a)將金屬殼5固定到本體2。焊接10的 優(yōu)選區(qū)域在圖2中以虛線表示。金屬殼5可固定到形成于本體2中的臺肩2c。金屬殼5也 可通過單獨的部件(未示出)固定到本體2，該單獨的部件圍繞本體2設(shè)置并形成優(yōu)選為圓 筒形的臺肩，并且在此情況下，本體2具有優(yōu)選為大體圓筒形的外表面2e，由此必須在形成 周緣流動室時去除少量材料。優(yōu)選地，臺肩2c的高度決定周緣流動室6的高度。例如可通 過在周緣流動室6的期望區(qū)域中，將本體2加工成小于臺肩2c的直徑，來形成臺肩2c?？商鎿Q地，金屬殼5可圍繞熱輥1的至少一個軸端3a、3b固定。如結(jié)合圖2中所 作描述，可通過焊接來實現(xiàn)上述固定。在此情況下，可將臺肩2c至運轉(zhuǎn)期間的壓區(qū)邊緣的 距離設(shè)置成較大，并且金屬殼5上的疲勞載荷保持在較低值。臺肩2c優(yōu)選被設(shè)計為使金屬 殼5上的和用于形成臺肩的材料上的疲勞載荷最小化。因此，如上所述，臺肩2c優(yōu)選既設(shè) 置在軸端3a、3b的區(qū)域中，也設(shè)置在本體2的區(qū)域中，這也示于圖3和相關(guān)描述中?？商鎿Q地或附加地，可借助螺紋聯(lián)接件11，在至少邊界區(qū)域5a、5b的其中一個(或 在本發(fā)明的另一實施例中，在至少一個軸端3a、3b處)，將金屬殼5在上述臺肩2c的區(qū)域中 固定到本體2。優(yōu)選地，周緣流動室6被設(shè)置為承受傳熱劑的等于2到3巴的壓強。為將周 緣流動室6密封成在金屬殼5的至少一個邊界區(qū)域5a、5b中不在壓力下泄漏，優(yōu)選可使用 至少一個密封件12，該密封件12可設(shè)置在本體2的端部2a、2b ；或在本發(fā)明的另一實施例 中，密封件12可設(shè)置在軸端3a、3b ；優(yōu)選地，設(shè)置在形成于臺肩2c內(nèi)的凹槽12中，貼靠組 裝后的金屬殼5。圖3示出了材料2a、3a在金屬殼5的邊界區(qū)域5a內(nèi)的優(yōu)選設(shè)計。在該示例性實 施例中，金屬殼5圍繞軸端3a固定，這被設(shè)計為使邊界區(qū)域5a、5b中的金屬殼5上的疲勞 載荷最小化。圍繞軸端3a設(shè)置的聯(lián)接件有利地減小乃至消除了相對于本體2的端部2a密 封軸端3a的需要。該構(gòu)造還能夠在不從本體2中卸下軸端3a、3b的情況下移除金屬殼5以進行維護。 下面的計算實例示出了如何確定形成于金屬殼5內(nèi)的材料中的倒圓棱邊的沿纖 維幅材機輥縱向的長度L。在圖3所示的情況下，倒圓棱邊包括兩個相鄰并相互關(guān)聯(lián)的圓角 直徑r，這兩個圓角直徑r在軸端3a處形成臺肩2c的被倒圓形狀，并且金屬殼5圍繞軸端 3a被固定，軸端3a又被固定到本體2的端部2a。在此計算實例中，周緣流動室6的高度h 為2mm，由鋼制成的金屬殼5的厚度t為10mm?？墒褂霉舰藕?II)確定倒圓棱邊的彎 曲應(yīng)力，其中σ為疲勞載荷，鋼的彈性模量E為210GPa。
由公式(III)得到倒圓棱邊的長度L
(III)
如果從最小值到最大值的容許的疲勞載荷為σ s = 70Mpa，通過應(yīng)用公式(I)和公
式(II)得到如下的圓角半徑r: 以這種方式，通過應(yīng)用公式(III)得到倒圓棱角的長度L為245mm
A5000-2 v L = 15000 sm
245mm
15000圖4示出了無殼體層的圖1中示出的熱輥1以及該熱輥的本體2的外表面2e上 的周緣流動室6的區(qū)域中的傳熱劑的液流F的實例。熱輥1的本體2內(nèi)的第二流道8a、8b優(yōu)選被設(shè)置于在熱輥1的運轉(zhuǎn)期間纖維幅材 與金屬殼5的表面5c接觸的區(qū)域之外，因而在熱輥的運轉(zhuǎn)過程中不會在正進行處理的纖維 幅材中引起過高的溫度梯度。如果金屬殼5的壁厚約為5到20mm并且殼體足夠堅硬，則諸如凹槽(未示出)這 樣的的腔室可優(yōu)選地形成在本體2的外表面2e上，用以引導在周緣流動室6中的流動。上 述流動引導腔室可沿輥1的軸向或相對于該輥的軸線傾斜，或圍繞本體2的外表面2e呈螺 旋狀。在此情況下，周緣流動室6可形成為淺腔室，有利地比沒有流動引導室時更淺，由此 使金屬殼5的變形減小。圖5、圖6、圖7和圖8示出了固定圖1所示的熱輥1的金屬殼5的優(yōu)選的示例方 式。熱輥1可為壓光機的熱輥，其中面向紙的最外殼體層5(即金屬殼5)可通過諸如收縮 聯(lián)接件(shrink joint)被固定到內(nèi)部本體5上。殼體層5受到很大的熱載荷。殼體層5 與熱輥1的內(nèi)部部分(例如傳熱劑和/或本體2)之間的溫差引起殼體層5中的溫差，這又 引起殼體層5沿軸向運動，尤其是引起殼體層5的端部區(qū)域5a、5b沿軸向運動。除其它因 素以外，為使所述收縮聯(lián)接件按要求起作用并避免被稱作摩擦腐蝕的疲勞現(xiàn)象，就必須防 止殼體層5沿軸向運動。當熱輥1的本體2的核心材料與殼體層5的材料不同時會出現(xiàn)上 述問題，且因此而難以通過諸如焊接將它們聯(lián)接在一起。必須防止殼體層5的兩個端部區(qū)
8域5a、5b沿兩方向的軸向運動。圖5、圖6、圖7和圖8各自示出的金屬殼5的固定還包括結(jié)合圖2描述的密封結(jié) 構(gòu)12。根據(jù)圖5所示的特別優(yōu)選的固定方式，至少在邊界區(qū)域5a、5b其中之一(在圖5 中，在邊界區(qū)域5a)，通過環(huán)箍14將金屬殼5固定到形成于熱輥的本體2內(nèi)的凹槽13。這 種固定方式可在將金屬殼5保持在適當位置的同時從本體2上卸下軸端3a、3b。此外，不需 要大尺寸的螺釘11，這是因為凹槽13與環(huán)箍14之間這種呈封閉形式的聯(lián)接主要地承受了 沿軸向施加到聯(lián)接部位的載荷。當從本體2上卸下金屬殼5時，可在環(huán)箍14與金屬殼5之 間機械加工出焊接接頭16a。環(huán)箍14可視作廉價并可替換的聯(lián)接件，其可很容易地用新的 環(huán)箍14進行替換。上述機械加工不需要腐蝕本體5，并且金屬殼5沿軸向的腐蝕或縮短非 常小。在圖5中，固定環(huán)箍14的凹槽13形成于熱輥1的本體2上，優(yōu)選地，形成于本體2 的處于該本體的端部區(qū)域2a內(nèi)的表面上。環(huán)箍14為一種焊接材料，優(yōu)選為鋼。通過焊接 將金屬殼5的邊界5a固定到環(huán)箍14。焊縫被示作16a。凹槽13和環(huán)箍14的截面形狀優(yōu) 選為楔形，優(yōu)選為彼此對應(yīng)。環(huán)箍14的兩側(cè)經(jīng)由凹槽13的兩側(cè)將軸向力傳遞到本體2，從 而相對于本體2沿軸向?qū)⒔饘贇?保持在適當?shù)奈恢?。環(huán)箍14優(yōu)選在被切斷的狀態(tài)下安 裝于凹槽13中，并且被切斷的環(huán)箍部件的端部諸如被焊接在一起。由于其它原因，例如，環(huán) 箍14還可沿熱輥1的軸向一分為二，由附圖標記15表示。在此情況下，通過焊接將金屬殼 5的邊界5a固定到第一環(huán)箍14，而通過螺釘11將第二環(huán)箍15固定；通過將環(huán)箍14、15固 定在凹槽13中，即可用第二環(huán)箍15來實現(xiàn)最終的固定。本體2上的凹槽也可使用本體上 的臺肩(未示出)替代，相應(yīng)地，與所述臺肩配合的凹槽可設(shè)置在環(huán)箍中，由此，環(huán)箍中的凹 槽的兩側(cè)經(jīng)由臺肩的兩側(cè)將軸向力傳遞到本體2，從而相對于本體2沿軸向?qū)⒔饘贇?保持 在適當?shù)奈恢?。圖6示出了將金屬殼5固定到熱輥1的本體2的可替換的方式。圖6中，在邊界 區(qū)域5a通過螺紋聯(lián)接件11沿熱輥1的徑向?qū)⒔饘贇?固定到本體2，而無焊接接頭。這種 螺紋聯(lián)接需要使用大尺寸的螺釘11并將這些螺釘11連同軸端3a、3b的緊固螺釘17配合 到熱輥1的端部區(qū)域。圖7示出了將金屬殼5固定到熱輥1的至少一個軸端3a、3b的可替換的方式。圖 7中，在端部區(qū)域5a的邊緣通過焊接將金屬殼5固定到軸端3a、3b。焊縫以16b表示。可 替換地，或者作為對圖7所示的焊接接頭16b的補充，可通過螺紋聯(lián)接件11'沿軸向?qū)⒔饘?殼5固定到軸端3a，在此情況下，需要殼體層對于螺紋聯(lián)接件11'而言足夠的厚。圖8所示的熱輥1包括至少一個凸緣18，凸緣18被固定在本體2與至少一個軸端 3a、3b之間，并且金屬殼5在邊界區(qū)域5a、5b至少其中之一固定到凸緣。焊縫以16b表示。根據(jù)本發(fā)明的熱輥優(yōu)選為下述至少之一多輥壓光機的熱輥、軟壓光機的熱輥、長 壓區(qū)壓光機的熱輥、靴式壓光機的熱輥、帶式壓光機的熱輥、金屬帶式壓光機的熱輥、烘缸、 纖維幅材機的擠壓單元的熱輥和/或纖維幅材機的涂布段的熱輥。根據(jù)本發(fā)明的用于熱輥1的輥維護方法包括以具有相同特性或不同特性的另一 金屬殼5，來替換構(gòu)成殼體層的金屬殼5。優(yōu)選地，待替換的熱輥1的金屬殼5在下述特性中至少其一上有所不同表面質(zhì)量、硬度、厚度、材料強度、焊接適用性、導熱性、硬化性能。一種用于制造被加熱和/或冷卻的輥(即熱輥1)的方法，熱輥1包括用于承載 的本體2，其具有第一端部2a和第二端部2b ；至少一個軸端3a、3b，其固定到本體2的端部 2a、2b，并包括至少一個用于導入和/或?qū)С鰝鳠釀┑牡谝涣鞯?a、4b ；以及殼體層，其圍繞 本體2，用于在運轉(zhuǎn)期間將熱量從傳熱劑傳遞到纖維幅材或從纖維幅材傳遞到傳熱劑；該 方法包括將待調(diào)節(jié)的輥的本體或具有周緣孔的熱輥的本體用作熱輥的本體2的基體，在 本體2中設(shè)置第二流道8a、8b，第二流道8a、8b用于將傳熱劑從本體2的內(nèi)部引導到本體的 外周緣；將具有約1到20mm壁厚的管狀金屬殼5設(shè)置為圍繞本體2的殼體層，由此在本體 2與金屬殼5之間形成傳熱劑的周緣流動室6，周緣流動室沿熱輥1的徑向方向具有約1到 2mm的高度。涉及本發(fā)明的熱輥不包括在輥的本體中用于傳熱劑的單獨的“周緣孔”，或者無需 使用這種單獨的孔引導傳熱劑；取而代之，輥被大體分成兩個部分，即本體2和具有相對薄 的壁的金屬殼5。傳熱劑作為液流F，被引導經(jīng)由本體2中的第二流道8a、8b到達本體2的外表面 2e,并沿著這個外表面，且任選地還沿著形成于該表面上的流動室，而且由此形成的流動室 6是通過安裝在本體2上的金屬殼5而被封閉的。金屬殼5優(yōu)選為非常薄，因而熱輥1的表 面與傳熱劑之間的隔熱層也很薄，只有1到2mm的厚度。例如，熱輥1的本體2承受施加到輥上的外部載荷，例如壓光機中的壓區(qū)壓力。例 如，在典型的應(yīng)用中，在壓光機或擠壓單元的壓區(qū)中金屬殼5被壓向本體2。傳熱劑還附加 性地在金屬殼5和本體2之間起到潤滑劑的作用，并減小諸如由壓區(qū)接觸引起的在金屬殼 與本體之間的接觸中產(chǎn)生的摩擦和磨損。需要時，可通過在油中使用添加劑改進潤滑特性。 例如，粉狀的WS2或MoS2大幅地改進高溫下的潤滑特性。利用根據(jù)本發(fā)明的熱輥1，當將磁流變油(magnetorheological oil)用作傳熱劑 并將磁體應(yīng)用于磁流變油時，可產(chǎn)生壓區(qū)成形效應(yīng)(nip profilingeffect)。可通過以適合 的方式控制磁體(多個)并以適合的方式定位磁體來實現(xiàn)壓區(qū)成形效應(yīng)。在此情況下，可 影響磁流變傳熱劑在周緣流動室6的區(qū)域內(nèi)的位置，并可通過設(shè)置磁通量的位置和強度來 控制磁流變傳熱劑的流速和流量(rate)，以將傳熱劑引導到需要壓區(qū)成形的區(qū)域中。例如， 在期望增大熱輥的直徑并引起纖維幅材的壓縮增大的壓區(qū)區(qū)域中，可通過加速傳熱劑的流 動和/或通過增大熱的傳熱劑的流量取得更高的溫度。在期望更普遍地改善熱輥，例如根據(jù)本發(fā)明的熱輥和具有周緣孔的已知熱輥的加 熱特性的位置，可將優(yōu)選包括發(fā)燙熾熱的錫、納或汞顆粒的傳熱劑引入熱輥的傳熱通道系 統(tǒng)中，并在熱量釋放后將包含顆粒的流體導出傳熱通道系統(tǒng)。優(yōu)選地，可借助諸如電磁感應(yīng) 加熱這類顆粒，例如錫、鈉或汞顆粒。在期望將蒸汽引入與根據(jù)本發(fā)明的配備有薄殼的熱輥1相關(guān)的輥壓區(qū)中的情況 下，金屬殼5可設(shè)有用于蒸汽的穿孔。由此，熱蒸汽可在高壓下被引入傳熱通道系統(tǒng)中，并 經(jīng)由有穿孔的金屬殼5從周緣流動室6中被吹出?？赏ㄟ^為熱輥1配備用于傳熱劑的內(nèi)部循環(huán)泵，來改進通常的熱輥以及根據(jù)本發(fā) 明的熱輥1中的傳熱，其目的是實現(xiàn)熱輥1中的大流量和高流速，由此更有效地傳熱。循環(huán) 泵能夠加速傳熱劑的流動，由此，熱輥的傳熱通道系統(tǒng)和在熱輥之前的傳熱劑管路中的壓力損耗不限制傳熱劑的流動，并可使傳熱劑的流動達到傳熱劑的流動管路和流道中無流動 阻力時的程度。例如，循環(huán)泵可設(shè)置在熱輥1的與油聯(lián)接件相關(guān)的端部或輥的端部3a、3b， 在此情況下，循環(huán)泵可從熱輥的旋轉(zhuǎn)獲得其驅(qū)動功率?？赏ㄟ^熱輥1的本體2內(nèi)的內(nèi)部加熱/冷卻，來補償大體圓筒形和管狀的熱輥以 及熱輥1的任何形狀缺陷。這種將被補償?shù)男螤钊毕莸囊粋€實例為經(jīng)由軸端3a、3b朝向 纖維幅材機的周圍結(jié)構(gòu)發(fā)生熱損失以及熱輥的殼體的直徑小于所期望的直徑的形狀缺陷。 相應(yīng)地，在一些情況下，多余的熱能夠經(jīng)由諸如軸端3a、3b進入熱輥1的殼體的區(qū)域中，并 且熱輥的殼體的直徑能夠大于期望的直徑。因此，可在熱輥的本體內(nèi)(例如在本體2的端 部2a、2b的區(qū)域中)進行優(yōu)選的基于摩擦的“閘塊”式加熱，由此通過將一個或多個摩擦件 壓靠到諸如本體的圓筒形內(nèi)表面來產(chǎn)生補償熱，并可使得殼體的外徑增大。還可利用電阻 器，與熱輥的端部關(guān)聯(lián)地實施類似的更多加熱。熱輥1能夠使表面溫度達到接近300度的高溫，并且由于在金屬殼5下方的潤滑 油膜，與使用具有硬表面的傳統(tǒng)熱輥時相比，還能夠使用更長的壓區(qū)長度?？赏ㄟ^對舊的熱 輥改型(尤其是對熱輥的本體改型)使其與本發(fā)明一致來獲得熱輥1。也可通過用新的殼 體替換磨損的金屬殼實施輥的維護。以上參照附圖以示例的方式描述了本發(fā)明。然而，本發(fā)明不限于圖中所示的內(nèi)容； 而是，可在所附權(quán)利要求限定的創(chuàng)造性構(gòu)想的范圍內(nèi)修改本發(fā)明的各種實施例。
權(quán)利要求
一種用于處理纖維幅材的纖維幅材機輥(1)，所述輥(1)包括本體(2)，其具有第一端部(2a)和第二端部(2b)；至少一個軸端(3a，3b)，其固定到所述本體的端部(2a，2b)并包括至少一個用于導入和/或?qū)С鰝鳠釀┑牡谝涣鞯?4a，4b)；以及殼體層，其圍繞所述本體(2)，用于在運轉(zhuǎn)期間將熱量從所述傳熱劑傳遞到纖維幅材或從所述纖維幅材傳遞到所述傳熱劑，其特征在于，管狀金屬殼(5)，其具有約1到20mm的壁厚，被設(shè)置為圍繞所述輥(1)的所述本體(2)的殼體層，使得所述本體(2)與所述金屬殼(5)之間形成傳熱劑的周緣流動室(6)，所述流動室(6)沿所述輥的徑向方向具有約1到2mm的高度并與所述至少一個第一流道(4a，4b)呈流動連通。
2.如權(quán)利要求1所述的輥，其特征在于，所述金屬殼(5)具有1到5mm的壁厚。
3.如權(quán)利要求1或2所述的輥，其特征在于，所述本體(2)為圓筒形和管狀，并至少在 所述本體的端部(2a，2b)之一包括第二流道(8a，8b)，所述第二流道(8a，8b)在所述本體內(nèi) 部的部分容積(7a，7b)與所述本體外部的所述周緣流動室(6)之間形成流動連通。
4.如權(quán)利要求1至3任一項所述的輥，其特征在于，所述熱輥的流道系統(tǒng)包括呈流動 連通的，至少在一個軸端(3a，3b)的至少一個第一流道(4a，4b)，至少在所述本體的一個端 部(2a，2b)的至少一個部分容積(7a，7b)，以及將所述本體中的所述部分容積與所述周緣 流動室(6)相連的至少一組第二流道(8a，8b)。
5.如權(quán)利要求1至4任一項所述的輥，其特征在于，所述金屬殼(5)的材料為焊接鋼， 優(yōu)選為結(jié)構(gòu)鋼。
6.如權(quán)利要求5所述的熱輥，其特征在于，所述金屬殼(5)的材料為硬化合金鋼。
7.如權(quán)利要求1至6任一項所述的熱輥，其特征在于，所述本體(2)的材料為鑄鐵，例 如為球墨鑄鐵。
8.如權(quán)利要求1至7任一項所述的輥，其特征在于，所述金屬殼(5)在至少一個邊界區(qū) 域(5a，5b)，通過焊接(10)、優(yōu)選通過摩擦焊被固定到所述本體(2)，或通過焊接(16b)被固 定到軸端(3a，3b)。
9.如權(quán)利要求1至8任一項所述的輥，其特征在于，所述金屬殼(5)在至少一個邊界區(qū) 域(5a，5b)通過螺紋聯(lián)接件(11)被固定到所述本體(2)或軸端(3a，3b)。
10.如權(quán)利要求1至9任一項所述的輥，其特征在于，所述周緣流動室(6)被設(shè)置為承 受所述傳熱劑的等于2到3巴的壓強。
11.如權(quán)利要求1至10任一項所述的輥，其特征在于，所述本體(2)中的所述第二流道 (8a,8b)被設(shè)置于在所述輥(1)的運轉(zhuǎn)期間所述纖維幅材與所述金屬殼(5)的外表面(5c) 接觸的區(qū)域之外。
12.如權(quán)利要求1至11任一項所述的輥，其特征在于，所述金屬殼(5)具有約5到20mm 的壁厚，在此情況下，諸如凹槽的腔室被設(shè)置在所述本體⑵的外表面(2e)上，以引導所述 周緣流動室(6)中的流動。
13.如權(quán)利要求1至12任一項所述的輥，其特征在于，所述金屬殼(5)有穿孔。
14.如權(quán)利要求1至13任一項所述的輥，其特征在于，所述熱輥為多輥壓光機的熱輥、 軟壓光機的熱輥、長壓區(qū)壓光機的熱輥、靴式壓光機的熱輥、帶式壓光機的熱輥、金屬帶式 壓光機的熱輥、烘缸、纖維幅材機的擠壓單元的熱輥和/或纖維幅材機的涂布段的熱輥。
15.如權(quán)利要求1至14任一項所述的輥，其特征在于，所述輥(1)包括固定在所述本2體(2)與至少一個軸端(3a，3b)之間的至少一個凸緣(18)，并且所述金屬殼(5)在至少一 個邊界區(qū)域(5a，5b)通過焊接(16c)被固定到所述凸緣(18)。
16.如權(quán)利要求1至14任一項所述的輥，其特征在于，在所述輥(1)的所述本體(2)的 表面上形成凹槽(13)，環(huán)箍(14)被以封閉形式固定到所述凹槽(13)，并且所述金屬殼(5) 通過焊接(16a)被固定到所述環(huán)箍(14)。
17.如權(quán)利要求1至14任一項所述的輥，其特征在于，在所述輥(1)的所述本體(2)的 表面上形成臺肩，包括凹槽的環(huán)箍被以封閉形式固定到所述臺肩，并且所述金屬殼(5)通 過焊接(16a)被固定到所述環(huán)箍。
18.一種用于維護根據(jù)權(quán)利要求1的纖維幅材機輥的方法，其特征在于，用具有相同特 性或具有不同特性的另一金屬殼(5)來替換構(gòu)成殼體層的金屬殼(5)。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，待替換的所述金屬殼(5)在下述特性中至 少其一上有所不同表面質(zhì)量、硬度、厚度、材料強度、焊接適用性、導熱性、硬化能力。
20.一種用于制造纖維幅材機輥(1)的方法，所述纖維幅材機輥(1)包括本體(2)， 其具有第一端部(2a)和第二端部(2b)；至少一個軸端(3a，3b)，其固定到所述本體(2)的 端部(2a，2b)并包括至少一個用于導入和/或?qū)С鰝鳠釀┑牡谝涣鞯?4a，4b)；以及殼體 層，其圍繞所述本體(2)，用于在運轉(zhuǎn)期間將熱量從所述傳熱劑傳遞到纖維幅材或從所述纖 維幅材傳遞到所述傳熱劑，其特征在于，通過將待調(diào)節(jié)的輥的本體或具有周緣孔的熱輥的 本體用作所述輥(1)的所述本體(2)的基體，在所述本體(2)中設(shè)置用于將傳熱劑從所述 本體(2)的內(nèi)部引導到所述本體(2)的外周緣的第二流道(8a，8b)將具有約1到20mm壁 厚的管狀金屬殼(5)設(shè)為圍繞所述本體(2)的殼體層，使得在所述本體(2)與所述金屬殼 (5)之間形成所述傳熱劑的周緣流動室(6)，所述周緣流動室(6)沿所述熱輥(1)的徑向方 向具有約1到2mm的高度。
全文摘要
一種用于處理纖維幅材的纖維幅材機輥(1)，包括本體(2)，其具有第一端部(2a)和第二端部(2b)；至少一個軸端(3a，3b)，其固定到本體的端部并包括至少一個用于導入和/或?qū)С鰝鳠釀┑牡谝涣鞯?4a，4b)；以及殼體層，其圍繞本體(2)，用于在運轉(zhuǎn)期間將熱量從傳熱劑傳遞到纖維幅材或從纖維幅材傳遞到傳熱劑。具有約1到20mm壁厚的管狀金屬殼(5)被設(shè)置為圍繞輥(1)的本體(2)的殼體層，使得在本體(2)與金屬殼(5)之間形成傳熱劑的周緣流動室(6)，流動室(6)沿輥(1)的徑向方向具有約1到2mm的高度并與至少一個第一流道(4a，4b)呈流動連通。為維護纖維幅材機輥(1)的輥，可用具有相同特性或不同特性的另一金屬殼(5)替換構(gòu)成殼體層的金屬殼(5)。可通過對舊的熱輥改型使其變得與本發(fā)明一致獲得纖維幅材機輥。
文檔編號D21G1/02GK101883894SQ200880118905
公開日2010年11月10日 申請日期2008年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月3日
發(fā)明者亞尼·哈科拉, 卡里·海塞寧, 彼得里·韋內(nèi)特約基, 米卡·曼基拉, 米卡·維爾揚馬, 里斯托·韋泰寧, 阿托·J·莫伊拉寧, 阿龍·曼尼奧, 雷約·皮耶蒂凱寧, 馬爾庫·屈策寧, 馬爾庫·科約, 馬里·拉克索 申請人:美卓造紙機械公司