带槽辊、形成带槽辊的槽层的圆盘构件及制造带槽辊的方法

摘要

本发明涉及一种在幅材成形机中用以产真空的带槽辊。该带槽辊具有框架和槽层。另外，在框架与槽层之间包含填料成分层，并且槽层包括具有底部和圆盘部的单独形成的多个圆盘构件。本发明还涉及一种用于形成在幅材成形机中用以产生真空的带槽辊的槽层的相应的圆盘构件，以及一种用于制造在幅材成形机中用于产生真空的带槽辊的方法。

说明书

技术领域

本发明涉及一种在幅材成形机中用以产生真空的带槽辊，其中带槽辊具有框架和槽层。本发明还涉及相应的圆盘构件和带槽辊。

背景技术

公开号为FI 20031461的专利文件提出了一种辊，该辊中敞开的表面结构以封闭的方式连接于辊颈。具有这种结构的辊可用在幅材成形机中的多个位置，用以产生与辊相关的真空。辊的敞开的表面结构由分立的槽构成，在槽之间具有颈部。提出的用以实现将辊开槽的一些可能的方法包括铣削和车削。此外，在该申请中，提出了将分离的薄片圆盘焊接、粘合或机械锁定于框架辊的表面，来实现开槽。薄片圆盘可为金属、聚合物或多种材料的组合物。

使用现有技术的方法制造带槽辊是昂贵的。在现有技术中，为了得到充分坚固的辊，槽之间的颈部的材料为金属。实际上仅能找到颈部为金属的实施实例。根据现有技术来制造结构通常困难并且昂贵。另外，当带槽辊由金属制成时，带槽辊非常重。

发明内容

本发明的目的是提供一种在幅材成形机中用以产生真空的新型带槽辊。根据本发明的带槽辊可以尺寸精确地制造，而与槽层的铸造方法无关。本发明的特征在于，在框架与槽层之间包含填料成分层，并且槽层包括具有底部和圆盘部的单独形成的圆盘构件。本发明的另一目的在于提供一种新型的圆盘构件，其用于形成在幅材成形机中用以产生真空的带槽辊的槽层。可在铸造过程中，将根据本发明的圆盘构件堆叠于彼此之上。本发明的特征在于，该圆盘构件是具有底部和圆盘部的单独形成的圆盘构件。本发明的又一目的是提供一种制造在幅材成形机中用以产生真空的带槽辊的新型方法。根据本发明的方法可实现一种用于形成带槽辊的成本有效的方法。将槽层紧固于框架的同时补偿圆盘构件的误差。本发明的特征在于，使用填料成分层将槽层紧固于框架，并且槽层由包括底部和圆盘部的单独形成的圆盘构件构成。

本发明涉及一种在幅材成形机中用以产生真空的带槽辊。真空是与被带槽辊支撑的幅材共同产生的。换言之，带槽辊用于产生带槽辊与幅材之间的真空。幅材是指纸板和纸幅。依次地，幅材成形机，即纤维幅材成形机，是指用于生产纸张或纸板的机器。带槽辊具有框架和槽层。在槽层中，相邻的槽可为测量一个周期的分立的槽，或者相邻的槽可由一个螺旋形的槽形成。另外，在框架与槽层之间包含填料成分层。因此，填料成分层同时具有紧固部件层的功能。换言之，槽层是借助填料成分层紧固于框架的。由于不需要将各个圆盘构件焊接到框架表面，所以填料成分层能够简化带槽辊的制造。另外，可用填料成分层将许多种不同类型的材料紧固到框架。对于紧固而言，可相对自由地选择框架材料。换言之，当使用填料成分层实现框架与槽层的相互紧固时，可选择确切需要的框架和槽层的材料。整体上说可通过比现有技术更低廉的方式进行根据本发明的带槽辊的制造，同时，带槽辊具备比以往更好的性能。

除了包含在框架与槽层之间的填料成分层以外，槽层还包括具有底部和圆盘部的单独形成的圆盘构件。可通过例如铸造的简单方式制造单独形成的圆盘构件。当圆盘构件包括底部和圆盘部时，用圆盘构件来组装槽层易于进行。底部将圆盘构件的圆盘部保持在彼此间需要的距离处。单独形成的圆盘构件可由例如热固塑料的硬质材料制成。该材料必须是硬的，以使带槽辊保持自身形状。具体地说，如果材料过软，则带槽辊中的高处的槽颈部可能发生变形。

在一个实施例中，带槽辊包括框架和由多个颈部及颈部层中的槽构成的槽层。另外，槽层在颈部与颈部层的槽之间具有颈部层的连续的底部，颈部层通过连续的填料成分层紧固于框架。即，使用填料成分层将槽层紧固比一个颈部宽度更长的距离。通过用相同的填料成分层将槽层紧固比一个颈部宽度更长的距离，来取得连续的结构。另外，该结构易于制造。

在另一实施例中，在带槽辊位于竖直位置、且槽层相对于框架而大体对中(centered)的情况下，在框架与槽层之间铸造合成物层。使用该方法，可通过在框架与槽层的紧固阶段中已使用过的简单方式，消除在框架或槽层中出现的制造缺陷，典型地是在构成槽层的圆盘构件中的铸造缺陷。这样简化了制造，并且随后所需的修整很小。

在第三实施例中，通过加热将填料成分变硬。这样能够快速地形成几毫米厚度的坚固的填料成分。换言之，这种填料成分的厚度足以消除在尺寸框架和槽层中出现的大部分尺寸误差。另一方面，考虑到高效制造，可用足够的速度来形成该填料成分层并使其变硬。

附图说明

以下将通过参照示出本发明的一些实施例的附图详细地描述本发明，其中：

图1示出了从带槽辊的端部看到的根据本发明的带槽辊；

图2示出了从带槽辊的侧面看到的根据本发明的带槽辊；

图3a示出了在带槽辊的制造过程中、从带槽辊的侧面看到的带槽辊的局部剖面图；

图3b示出了对于制造完成的带槽辊、从带槽辊的侧面看到的带槽辊的局部剖面图；

图4示出了对于制造完成的带槽辊、从带槽辊的侧面看到的根据本发明的带槽辊的局部剖面图；

图5a示出了单独形成的根据本发明的圆盘构件；

图5b示出了相互连接的根据本发明的单独形成的圆盘构件；

图6a示出了在制造过程中、从带槽辊的侧面看到的根据本发明的带槽辊的局部剖面图；

图6b示出了对于制造完成的带槽辊、从带槽辊的侧面看到的根据本发明的带槽辊的局部剖面图；以及

图7示出了根据本发明的带槽辊的一种应用。

具体实施方式

图1示出了从带槽辊10的端部看到的根据本发明的带槽辊10。该带槽辊被设计用在幅材成形机中以产生真空。带槽辊在幅材覆盖带槽辊的那部分幅材上产生真空。幅材成形机具有多个可使用根据本发明的带槽辊的位置。根据本发明的带槽辊例如可在干燥部中用作转向辊、支撑辊或纸辊。另外，根据本发明的带槽辊可在挤压部或成形部中用作脱水辊。这种辊可在非常大的直径范围内制造。而且，可大幅地调节槽的深度及颈部的宽度，以优化带槽辊的操作。带槽辊的槽层(即圆盘构件)必须由硬塑料制成，以使得圆盘构件能够具有所需的轮廓。

当圆盘构件的材料较硬时，圆盘构件保持自身形状。由硬质材料制成的圆盘构件精确地保持自身形状。需要精确的尺寸稳定性，这是由于此后可在无压力的情况下进行铸造，所以框架与圆盘构件之间的制造就变得简单化了。与需要软质材料来确保充分的圆度的压力铸造相比，框架与圆盘构件之间的无压力的铸造更加简单。

示于图1中的根据本发明的带槽辊10包括框架12和槽层14。在框架12的中央有一根轴22，带槽辊通过轴22紧固于幅材成形机的框架。槽层14包括颈部层16和底层18。从带槽辊10的端部看，颈部层16和底层18可视为一个槽层14。虚线19表明槽层沿带槽辊的纵向包括由颈部层构成的颈部以及由底层构成的颈底。在此用术语“带槽辊的纵向”来指幅材成形机的宽度方向。另外，在框架12与槽层14之间包括填料成分层20。填料成分层使许多种槽层能够紧固于框架。材料的选择比以前更自由，从而能够制造比以前更轻的带槽辊。另外，同时实现了比以前更抗腐蚀和更耐磨的结构。

图2示出了根据本发明的带槽辊10的侧视图，未示出从带槽辊中央剖出的剖面。框架12由一个连续的框架部件构成，但该框架也可由沿着框架纵向的多个框架部件构成。可通过例如激光焊来接连金属的框架部件。优选地，框架由诸如碳素纤维之类合成材料构成。填料成分层使槽层14可具有与框架12不同的材料。在根据现有技术在框架12的表面直接机械加工出槽24从而形成槽层14的情况下，槽层14和框架12由相同的材料形成。然而，需要的是槽层和框架具有极不同的性能。例如，由塑料制成的圆盘构件连接于框架12，以形成槽层14。在槽24之间的槽层14中设置颈部26。

在示于图2的带槽辊中，框架由合成材料形成，优选由碳素纤维形成。选择用于框架的合成材料的密度应小于2100kg/m³，优选小于1800kg/m³。使用适当选择的合成材料，优选为碳素纤维，可制成具有所需性能的带辊槽。在机器速度超过2000m/min时，诸如振动的主要性能将变得异常重要。合成材料的壁厚为5-30mm，优选为5-25mm。通常，质量小、特有频率较高以及因良好的减振性能使得振动幅度较小可视作复合结构的优点。选择用于槽层的合成材料的密度应低于2000kg/m³，优选低于1700kg/m³。由于轻，复合结构还能够实现非驱动的方案。由于非驱动式辊从织物获取旋转所需的能量，因此，非驱动式带槽辊的质量对机器操作有影响。特别是在加速过程中，很重的非驱动式辊将会压迫织物。通常可以说，根据本发明的轻质带槽辊能够使带槽辊的速度适应操作状况、比以前更快且施加更小的压迫。另外，在幅材成形机中普遍存在的温度可超过100℃并且湿度可以很高的条件下，合成材料具有良好的抵抗性能。而且，在幅材成形机中存在带槽辊必须抵抗的工艺化学品，例如氯化物和碱液。由于颈部不通过例如现有技术中的焊接等方式来紧固，因此，本发明能够使用合成物的框架。除塑料合成物之外，轻质金属因其重量轻也是良好的材料。辊的直径为400-1000mm，典型地600-900mm。在转向辊的应用中，直径可大于1500mm。幅材成形机的宽度(即辊的长度)例如可为11m。

图3a示出了在制造带槽辊的过程中、从带槽辊10的侧面看到的带槽辊10的局部剖面图。带槽辊10具有框架12和槽层14。在框架12与槽层14之间包括填料成分层20。使用填料成分层，来将通过挤压形成的方形带状物紧固于带槽辊并填充方形带状物与带槽辊之间的不相贴合之处。

图3b示出了对于制造完成的带槽辊10、从带槽辊10的侧面看到的带槽辊10的局部剖面图。带槽辊10的槽层14由敞开的方形带状物组成。换言之，槽24和颈部26由通过挤压形成的敞开的方形带状物轮廓组成。因此，包含在框架12与槽层14之间的填料成分层20允许框架和槽层由不同的材料形成。

图4示出了对于制造完成的带槽辊、从带槽辊10的侧面看到的根据本发明的带槽辊的局部剖面图。带槽辊包括圆盘构件。换言之，带槽辊的槽层由圆盘构件组成。优选地，每个圆盘构件28包括底部30和圆盘部32。当圆盘构件28包括底部30和圆盘部32时，由于用填料成分来将圆盘构件28的底部30紧固于框架12，也会将圆盘部32紧固于框架12，所以对圆盘构件28进行紧固非常简单。同时，在颈部26之间形成槽24。使用填料成分来紧固该圆盘构件是非常有利的，这是因为此后就不需要在制造过程中使用单独的支撑装置将槽支撑到适当的宽度。在现有技术中，当通过诸如焊接来紧固圆盘构件时，圆盘构件可能变形，在这种情况下难以将其紧固。与根据本发明的方法相比，现有技术中在制造期间对圆盘构件进行的支撑引起了额外的工作。

图4示出了对于制造完成的带槽辊10、从带槽辊10的侧面看到的根据本发明的带槽辊10的局部剖面图。带槽辊10的槽层14由单独形成的圆盘构件28构成。单独形成的圆盘构件优选为单独铸造的圆盘构件，这些圆盘构件是通过使用诸如压力铸造方式来单独铸造从而制得的，随后在制造完成时再彼此连接。圆盘构件28借助通过铸造而制成的填料成分层20连接于框架12。铸造允许以所需的厚度制造填料成分层。填料成分层的厚度为2-8mm，优选为3-5mm。尽管平均厚度大于2mm，但是在一些点上厚度也可更小。在这种情况下，填料成分层可用于基本上补偿构成槽层和框架的部件中的误差。换言之，填料成分层能够消除在框架与槽层连接在一起时，框架和槽层的制造中产生的误差。更确切地说，填料成分层可用于使圆盘构件中出现的铸造缺陷变平滑。

图4中包含带槽辊的尺寸的标识。带槽辊的颈部层16的高度，即槽深a为15-112mm，优选为20-80mm。颈部的宽度b为1.5-5mm，优选为2-3mm。槽宽c为3-8mm，优选为4-6mm。底层18的厚度i小于槽层14的高度h的一半，优选地，底层18的厚度i小于带槽辊14的高度h的三分之一。底层18的厚度i为3-15mm，优选为4-8mm。例如，当底层18的厚度i为5mm时，尺寸d、e、f及g为下列值。楔形结构42与槽24底部之间的距离d为0.5-2mm，优选约为1mm。楔形结构42与圆盘构件的内圆周50之间的距离e为0.5-2mm，优选约为1mm。楔形结构42的厚度为2-4mm，优选约为3mm。尽管楔形结构或者说对齐结构也可具有均匀的厚度，但优选的是其具有略呈楔形的形状。辊表面的敞开度为30-90％，优选为45-75％。换言之，槽覆盖辊表面的30-90％，优选覆盖45-75％，颈部覆盖其余的部分。用作带槽辊的表面材料的塑料和合成物应该是硬的，为的是可在带槽辊中机械加工出所需类型的槽和颈部。另外，颈部应该是刚性的，并且即使在使用过程中也绝不会弯曲。出于这一原因，槽层的材料应该是硬的；因此，不能用例如橡胶来制造带有深槽的槽层。

槽层的硬度，即圆盘构件的硬度为肖氏A 80-100，优选为88-98。因此，能够使用乙烯基酯(vinyl ester)、聚酯以及环氧树脂。上述材料还可与强化纤维一起使用；因此，圆盘构件可由诸如乙烯基酯/玻璃纤维合成物构成。

由于合成材料可使带槽辊具有确切需要的性能，所以图4中示出的根据本发明的带槽辊中的槽层14优选由合成材料形成。合成材料是两种或两种以上材料的组合物的统称，其中各种材料共同地起作用，但不是溶解或融合在一起。

在图4所示根据本发明的带槽辊10中，单独形成的圆盘构件28包括底部30和圆盘部32。底部30还包括用于使圆盘构件28相互对齐的轴向上的楔形结构42。制造中需要楔形结构，因为楔形结构可使得单独制造的圆盘构件能够组装且相对于彼此对齐。对齐以简单但依然准确的方式来进行。因此，圆盘构件可堆叠在彼此之上，使它们的楔形部吻合。位于圆盘构件的中心的孔吻合，且这些圆盘构件形成一个长开口，框架即放置在这个长开口中。

楔形结构还使圆盘构件相互密封，所以铸造材料可以高度液体化。当圆盘构件环绕框架时，在框架与圆盘构件之间形成填料成分层。填料成分层由塑性材料(即聚合材料)形成，优选由环氧树脂形成。由于环氧树脂为液体并易于填充甚至极小的孔，所以环氧树脂非常适合作为填料成分层的材料，即作为铸造材料。

图5a示出了用于形成带槽辊中的槽层的圆盘构件28，该带槽辊在幅材成形机中用以产生真空。该圆盘构件28为单独形成的圆盘构件28。单独形成的圆盘构件沿轴向为连续的。单独形成的圆盘构件不是由螺旋状地相互连接的圆盘构件构成的。优选地，单独形成的圆盘构件28包括底部30和圆盘部32。底部30还包括用于使单独形成的圆盘构件28相互对齐的楔形结构42。

当制造在幅材成形机中用以产生真空的带槽辊时，用填料成分层将槽层紧固于框架。考虑到辊的操作及成本效益，必须将圆盘构件制造成颈部尽可能地窄而槽尽可能地宽。

图5b示出了相互连接的单独形成的圆盘构件。每个单独形成的圆盘构件均包括底部30和圆盘部32，因此，当连接圆盘构件28时，就直接形成了带槽辊的槽层14。当圆盘构件距底部的距离确定时，在制造完成的带槽辊中，各圆盘部相互间即处在所需的距离处。

示于图5b中的单独形成的圆盘构件28的底部30包括用于使圆盘构件28相互对齐的轴向上的楔形结构42。楔形结构还将圆盘构件密封在一起，从而给圆盘构件形成了颈部层的连续的底部31。连续的底部不允许液体铸造材料大量地从中穿过。当借助楔形结构形成颈部层的连续的底部时，制造变得更加简单。更确切地说，在铸造过程中，制造时不需要该结构的端部凸缘的张力。

如上所述，由硬质材料制成、优选由热固塑料制成的圆盘构件的尺寸非常稳定。由于良好的尺寸稳定性，所以不需要压力铸造。而楔形结构又可使颈部结构的底部紧密，防止铸造材料穿过底部。当借助楔形结构来实现足够的紧密度时，不再需要端部凸缘的张力。制造由具有楔形结构的圆盘构件构成的带槽辊的优点在于不需要使用上述的方法。

示于图5a的单独形成的圆盘构件的内圆周50包括对齐突出部52。当连接单独形成的圆盘构件28时，将对齐突出部52置于径向上的不同位置(图5b)。此后，当将框架置于连接后的圆盘构件的中间时，框架即自动地相对于圆盘构件而对中。也可将圆盘构件置于框架上。可将圆盘构件单独置于框架上，但优选将已经连接在一起的圆盘构件成组地置于框架上。每个圆盘构件具有一个对齐突出部已足够，但也可具有多个对齐突出部。优选地，每个圆盘构件具有相等数量的对齐突出部，这样可使用相同的模具铸造圆盘构件。对齐突出部例如为直径约5mm的半球体。半球体的劈分表面朝向上述内圆周。因此，球面就朝向框架。球面使得框架能够推入被轻度连接(lightlyconnected)的圆盘构件中或围绕框架来组装圆盘构件。球面与框架之间的接触面积很小，所以填料成分层不会明显地错过对齐部件的位置。对齐突出部也可为其它形状，例如正方形。

单独形成的圆盘构件还可用于形成槽层中的螺旋槽。在这种情况下，圆盘构件同样从框架覆盖均匀的圆环，但圆盘部转动方向。因此，圆盘构件相对于彼此的径向适配必须精确地进行。在优选实施例中，圆盘部垂直于框架轴，在这种情况下，对此无需担心。

图6a示出了带槽辊坯11，带槽辊坯11的槽层由单独形成的圆盘构件28构成。圆盘构件28包括底部30、圆盘部32以及对齐部54。该对齐部确保在铸造过程中圆盘构件绝对地平行。位于外圆周上的对齐部可实现非常高的精确度。

图6b示出了由图6a所示的带槽辊坯11制造出的带槽辊10，对齐部54(即对齐部层)已经从带槽辊坯11的表面被机械加工除掉。对齐部层可以非常薄。当移除对齐部时，材料损失很适度。然而，作为独立步骤的后机械加工引起了额外的工作步骤，但是与铣削相比，材料损失很小。随后可对通过单独铸造的圆盘构件所形成的颈部层进行机械加工。

优选地，单独形成的圆盘构件由圆盘部和槽部构成。当圆盘部不包括其它实体时，槽层是直接形成的，并且不需要后续的机械加工。

可用加压方式极好地制造圆盘构件。由纤维加强材料制成的圆盘构件可通过例如传递模塑(transfer molding)或压缩模塑(compression molding)来制造。在传递模塑中，将原料加热并按量配给到独立的缸中，由该缸将原料压到模具腔内。在压缩模塑中，将原料依次地按量配给到敞开的模具中并将模具关闭，由此借助范围在5Mpa与25Mpa之间的压缩力来使工件呈现模具腔的形状。在压缩过程中，原料处于液态，这提供了同质的整体。因此，举例来说，不会在圆盘构件中产生气泡。

在热模塑中，利用液压机将加强物和树脂在受热的模具中模塑成最终的形状。优选地，由SMC原料或BMC原料，通过热模塑来制造圆盘构件。因而，与其它的塑料产品相比，减小了对圆盘构件进行后续修整的需要、使圆盘构件实现了高刚度和低蠕变，并实现了较好的机械抵抗力和耐热性。除上述以外，由于在硬化过程中，模压收缩率(mold shrinkage)仅为0.05％-0.3％，所以模制品的最重要的特点是尺寸稳定。另外，借助所应用的技术，可形成提供对齐和密封性能的形状。

图7示出了根据本发明的带槽辊10在撞击干燥部40中的应用。由于带槽辊的间隔的一部分被织物34和幅材36覆盖，所以带槽辊10与被织物34支撑的幅材36共同产生真空。与根据本发明的带槽辊10共同产生的真空借助流动控制装置38得到了加强。在该实施例中，尺寸如上所述甚至可大于1500mm的转向辊44也可为带槽辊10。由于转向辊44的特别大的尺寸，使得用作转向辊的带槽辊的质量增大到非驱动式带槽辊的使用将需要从织物获取相当大的能量进行旋转的程度，所以转向辊44被驱动。