专利名称：带槽成形辊的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种带槽成形辊，其包括一被可旋转地支撑的壳体，该壳体包括至少开口于该壳体外表面上的圆形开口，及与每个开口相关的、形成在外表面上的环形槽，该环形槽与相应的开口同心设置，在该外表面上，成形的该环形槽的一部分从每个开口延伸至每个邻近的开口。
背景技术：
世界知识产权组织(WO)的第No.9932713号公开物披露了一种成形辊，尤其是其外表面的设计。其目的在于增加壳体的开口表面(open surface)以避开先前使用的金属网。以前，塑性金属网通过收缩的方式设置在该成形辊的顶部，在使用中该金属网磨损得非常快。另一个问题是金属网的卷曲和变脏问题。金属网还限制了可用于清洗的化学药品和高压清洗。然而，一个没有金属网的带孔壳体将在形成卷筒纸的过程中，由于真空设备和/或外部结构的影响，在卷筒纸上留下清晰的斑纹。为了解决这种问题，该公开提出一种螺旋槽，其彼此加工成倾斜的关系，其开口之间的颈部材料被分隔成小块。这样，在每两个相邻开口之间形成液流连接。
螺旋槽的加工是一个费力的程序，其中需要使用特殊的工具。另外，不考虑设置，颈部在形状和尺寸上均会变得不确定。这样使得壳体的该带槽外表面易于被破坏并且其尖锐的形状会破坏该网。进一步的，该披露的成形辊仅通过一些装备线材(furnish qrades)来以预定的方式操作。所述的公开物还披露了在形成孔型的过程中使用环形槽的方式。相比于螺旋型槽，尽管易于加工，这种方式遗留下来的颈部大并且相邻开口之间的水流差。在这种情况下，由于水的流速在该成形辊的不同位置处不相同，因此存在斑纹问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型的带槽成形辊，其避免了卷筒纸斑纹并比此前的辊更加耐久。本发明的特征在所附权利要求中更明显。在本发明的成形辊中，使用环形槽来形成开口之间的液流连接。通过适当定位环形槽和选择其尺寸，能够在开口之间的颈部中获得均匀的槽。同时，并且能够给辊提供一个大尺寸的开口表面区域，同时所余颈部较小或较窄。因此水流在各种位置都能够尽可能地均匀。在实践中，由于开口表面区域大并且颈部窄，水主要从辊的径向方向去除，而卷筒纸方向上的水流较小。从而，脱水在整个辊区域中均匀地进行并且避免了斑纹问题。另外，依照本发明的槽易于修改以适于各种应用。
本发明以下将通过参考示出了本发明实施例的附图，而进行详细的描述，其中图1为已知的成形机的成形截面的侧视图；图2A为依照本发明的成形辊的轴测投影图；图2B显示了依照本发明的成形辊的部分壳体的外表面；图3A显示了依照图2B的槽的实例，图3B显示了与图3A的一个开口相关的环形槽；图3C显示了由图3B的一个开口的环形槽所限定的颈部；图4A显示依照本发明的槽的又一实施例；图4B显示了由图4A的一个开口的环形槽限定的颈部；图5A显示了依照本发明的槽的第三实施例；图5B显示了由图5A的一个开口的环形槽限定的颈部，图6是依照本发明的穿孔图案的表；图7显示了依照本发明的成形辊的各种表面图案。
具体实施例方式
图1显示了已知配置的造纸机的成形部10。在此，该成形部10设置为间隙成形机(gap former)，其中原料悬浮液从网前箱11供给至由两个网(fabric)12和13形成的缝隙14。形成为两个封闭环路的网12和13由排列好的辊组合部件15和16支撑在成形部10中。在实践中，网12和13以与在它们之间存留的卷筒纸紧密接触的方式，行进一段距离。这段距离从缝隙14开始至网12的返回辊17处结束。该返回辊17被支撑在内网13的上面。外网的该辊组合部件15还包括一成形辊18，其从缝隙14起，在辊组合部件15和16之间共用。该成形辊还被称作第一伏辊。第二伏辊19也在辊组合部件15和16之间共用。
依照本发明的成形辊用于该成形部，在该部分斑纹是最严重的问题。刚刚形成的卷筒纸中包含有大量的水分。至少上述第一伏辊为本发明的成形辊，以下简称为“辊”。依照本发明的辊也可以被用作所述第二伏辊。图2A显示依照本发明的具有槽的一辊18，其包括一被可旋转地支撑的壳体20。图2B示出了类似的一辊表面及槽。壳体20具有圆形开口21，其设置为在壳体外表面上开口。这里该开口为通孔，经由该通孔，辊内所产生的负压能通过网作用在卷筒纸上。为了造成负压，辊通常具有一内抽吸箱，通过该抽吸箱，能够将负压限制在该辊的特定部分上(未显示)。可选择地，可以避免使用真空设备或者甚至省去辊内抽吸箱和真空设备连接。在这种情况下，外网依靠其自身的压力，以与真空设备相同的方式，压迫水至辊的开口。另外，在外表面上还形成有与每个开口相关的环形槽，其与相应的开口同心。在图3A-5B中，对开口和环形槽的设计进行了详细的描述。环形槽可进一步如此设置在辊的外表面上，成形的环形槽的一部分从每个开口延伸至其邻近的开口，该环形槽的该部分由此形成为两相邻开口之间的液流连接。
通过将开口之间的颈部切开，可以优选地获得大的开口表面区域以及平滑均匀的水流。依照本发明，环形槽的外径以这种方式设定在壳体外表面上的一个环形槽的区域内，由相邻开口与它们的环形槽所分隔出的颈部的数量比该相应开口的相邻开口的数量多。为了示出这种特征，图3C显示与一个开口相关的环形槽22和由它们所形成的颈部24。在图3C中，颈部24以阴影表示。在本实施例中，该环形槽的外径r比两个相邻开口的中心点之间的距离短，但是比所述开口之间距离的一半长，即s/2＜r＜s。从而，颈部的尺寸变得相对一致并没有明显的锋利边缘。这里颈部的数量为12，而该相关开口的相邻开口的数量为6。同样地，图3B显示七个开口21的环形槽22。这种图案在辊的表面上重复，从而形成了如图3A的槽。功能上相似的部分以相同的附图标记标示。环形槽的外径在图中以字母r标示。相应地，开口的中心点之间的距离以字母s标示并且开口的直径以字母d标示。
图4A和4B显示依照本发明的辊的又一实施例。这里环形槽22的外径r大于两个相邻开口21的中心点之间的距离s，但是小于或等于所述开口21的中心点之间的距离与开口21的直径的一半之和，即s＜r≤(s+d/2)。当尺寸合适时，颈部能够被拉长并且彼此具有相同的形状。在这个实施例中，一个开口同样由12个颈部环绕。例如，颈部可通过进一步扩大开口直径的方法变窄。由一个环形槽所限定的区域中的颈部的数量通常为相邻环形槽数量的两倍或三倍。三倍数目的颈部可通过减小开口的直径来得到，例如，也可通过增加相应环形槽的直径来得到。这种类型的实施例由图5A和图5B示出。该实施例中具有两种类型的颈部24，均为又小又长的形状。特别是此处的液流连接23较宽并且辊上的开口表面区域较大。
依照本发明的辊的特征还包括，在两个相邻的开口之间至少存在由不同的环形槽局部所形成的两个液流连接。这种设计确保了水流的均匀性。另外，液流连接彼此之间基本对称，从而可以有效避免不同开口之间水流速度的变化。同时可以将相同形状的颈部的尺寸变化减到最小。这样，可以最大化开口表面积而无需使任何一个颈部比其它颈部机械强度弱。在图3C、4B和5B中，两个相邻开口之间的水流被图解为双向箭头。通过使开口具有相同的直径并使它们彼此间具有相等的距离，可获得优选地对称的图案。这种设置还非常适合于现有的加工设备，并且该最终图案为对称的。图7a-d显示依照本发明的成形辊的各种表面形状。示例图案为规则型，并且包括孔的开口可以具有沉头孔。图7a和7d仅具有孔，反之，在图7b和7c中，该孔还附加有沉头孔，其优选地与相对应的开口同心地设置。如这里的示例所示，沉头孔可设置在任何一部分孔中或全部孔中。
在图3C和图4B的具体实例中，开口的直径为5mm，并且每个开口具有直径为9mm的沉头孔25。在图3C和4B的实例中，开口21具有环形槽22。在图3C中，环形槽22的外径为15mm并且在图4B中为23mm。在这两个实例中，环形槽的宽度均为0.8mm。在图5中，开口21的直径最小化是为了减小开口所导致的干扰效应。同时，最大化环形槽的宽度以减小流阻。在该实例中，开口直径为5mm，同时环形槽的外径为22mm，环形槽的宽度为1.6mm。在所有的实例中，开口的中心点之间的距离均为9.9mm。这样，易于检测开口和环形槽的尺寸对颈部尺寸和形状的影响以及由此对开口表面区域部分的影响。通常，环形槽的宽度为环形槽半径的10-25％，但是至少为0.5mm。在图3C和4B的实例中，环形槽的宽度为0.8mm而在图5B的实施例中为1.6mm。实践中，环形槽的深度设置为比其宽度大，由此在颈部依然具有耐久力的情况下，环形槽也能够承载足够的水分。通常，环形槽的宽度为0.5-2mm且深度为1-25mm，优选为环形槽宽度的1.5-8倍。这种环形槽同样具有制造经济的优点。通过加宽环形槽，水流量提高的同时也提高了加工刀片的耐久力。在辊的尺寸设计中，可以默认地使环形槽的外径比开口的直径大1.3-5倍。
依照本发明的环形槽提供了一开口表面区域，其比此前的该区域都要大，同时分布得更均匀。这部分超过辊外表面的70％。例如，在图3C的实例中，开口表面区域部分约占80％并且在图4B的实例中达90％。实践中，开口和其可能附带的沉头孔在辊壳体中首先加工。随后，使用相同的刀片配置，优选地使用相同的加工工具，加工与每个开口相关的环形槽。最后，任何毛刺均由，如喷砂清理，去除掉。颈部的耐久力可通过如在壳体的外表面上设置一硬质涂层的方式得到进一步增强。
为了尽可能地获得均匀的水流，可使用一般的尺寸设计。最小化开口的尺寸并最大化槽，即尽可能地敞开和均匀，如减少辊的斑纹。另一方面，槽必须充分地敞开和深入，以使该除去水流尽可能地沿该辊的径向方向。每个单个的槽也应当制造得平滑，从而使真空均匀地分布在整个区域上。同时，避免了槽变脏。颈部的尺寸和形状同样影响水流。例如，通过使颈部尽可能地变窄，可使辊表面获得如具有金属网的功效。从而避免了斑纹。还可以通过以较小的间隔分布该开口而减小该颈部的尺寸。
各开口之间彼此距离相等的对称图案在实践中就是等边三角形图案。对这种辊表面上的图案，在制造上有一些限制。例如，需要使用所谓的螺旋图案。即，由相邻开口形成的行绝不可以形成在辊轴的方向上。螺旋型图案能够减少噪音。另外，依照国际标准，加工所用的钻孔机中轴的分布数量受到限制。最常用的轴配置(spindle distribution)为35.712mm。图6中的表格显示使用此轴配置及多个该轴配置制造的钻孔图案，其形成严格的或基本严格的等边三角形。该图案根据增大孔的频率(hole frequency)进行设置。通过使钻孔图案密集，可以缩短水表面方向上的流动距离并且减少孔的尺寸和颈部，同时开口表面区域保持不变。通过这些方法，可进一步降低斑纹倾向。根据应用选择适当的孔的频率。在表6中，N为基本图案中孔的数量，m为轴配置，B为基本图案的高度，s为开口的中心点之间的距离以及D为开口的数量。
在图5B的实施例中，由彼此具有不同尺寸和形状的颈部24形成的表面图案非常像金属网。例如，环形槽的宽度为1.6mm，与已知的约为1.33mm的金属网的网格大小具有相同的形态。同样，开口21之间的拉长的颈部的宽度为0.9mm，与金属网的约为0.8mm的网线的厚度具有相同的形态。
从而，由于水在径向上能够全部进入辊，相关的图案斑纹倾向非常轻微。在相同的应用中，辊的生产成本由于无需钻沉头孔而降低。另外，在钻开口时，可使用相同的加工工具和相同的设置进行钻环形槽和可能的钻毛刺。同时，在加工工序之间避免了辊的移动。当选择比上述更宽的环形槽时，能够完全去除小的三角形颈部。
依照本发明的辊由于其不存在斑纹倾向，故完全适于用作成形辊。另外，该辊可比此前的辊更经济地制造并且其特征可按照期望进行选择。
从而，真空的效果均匀地分布在整个辊壳体的区域上，并且水主要在辊的径向方向流动。另外，对于依照本发明的辊及其槽，可避免不必要的网磨损。同时，延长了辊本身的寿命。
权利要求
1.一种带槽的成形辊，包括一被可旋转地支撑的壳体(20)，该壳体(20)具有至少开口于该壳体(20)外表面的圆形开口(21)，及与每个开口(21)相关的、形成在该外表面上的环形槽(22)，该环形槽与相应的开口(21)同心设置，在该外表面上，成形的该环形槽(22)的一部分从每个开口(21)延伸至其邻近的开口(21)，其特征在于该环形槽(22)的外径(r)设置为位于一个环形槽(22)的区域内的材料的颈部(24)的数量，大于该相应开口(21)的相邻开口(21)的数量，其中该颈部由该壳体(20)的外表面上的相邻开口(21)与它们的环形槽(22)所限定。
2.如权利要求1所述的成形辊，其特征在于，该环形槽(22)的该外径(r)比两个相邻开口(21)的中心点之间的距离短，但是比所述开口(21)之间距离(s)的一半长，即s/2＜r＜s。
3.如权利要求1所述的成形辊，其特征在于，该环形槽(22)的外径(r)比两个相邻开口(21)的中心点之间的距离(s)长，但是小于或等于所述开口(21)的中心点之间的距离与开口(21)的直径(d)的一半之和，即s＜r≤(s+d/2)。
4.如权利要求1-3中任何一项所述的成形辊，其特征在于，由一个环形槽(22)所限定的区域中的该颈部(24)的数量为相邻开口(21)数量的两倍或三倍。
5.如权利要求1-4中任何一项所述的成形辊，其特征在于在两个相邻的开口(21)之间，至少存在由不同的该环形槽(22)的部分所形成的两个液流连接(23)。
6.如权利要求5所述的成形辊，其特征在于该液流连接(23)彼此之间基本对称。
7.如权利要求1-6中任何一项所述的成形辊，其特征在于该开口(21)具有相同的直径并彼此之间具有相同的距离。
8.如权利要求1-7中任何一项所述的成形辊，其特征在于该开口(21)包括一孔。
9.如权利要求8所述的成形辊，其特征在于至少部分开口(21)包括孔和沉头孔(25)。
10.如权利要求8所述的成形辊，其特征在于所有的开口(21)包括孔和沉头孔(25)。
11.如权利要求9或10所述的成形辊，其特征在于该沉头孔(25)与相应的开口同心地设置。
12.如权利要求1-11中任何一项所述的成形辊，其特征在于该环形槽(22)的宽度为该环形槽(22)的该外径的10-25％，但是至少为0.5mm。
13.如权利要求1-12中任何一项所述的成形辊，其特征在于该环形槽(22)的该外径(r)为该开口(21)的该直径(d)的1.3-5倍。
14.如权利要求1-13中任何一项所述的成形辊，其特征在于该环形槽(22)的深度设置为比其宽度大。
15.如权利要求1-14中任何一项所述的成形辊，其特征在于该环形槽(22)的深度为1-25mm，为该环形槽(22)的宽度的1.5-8倍。
16.如权利要求1-15中任何一项所述的成形辊，其特征在于该环形槽(22)的宽度为0.5-2mm。
17.如权利要求1-16中任何一项所述的成形辊，其特征在于该壳体(20)的外表面上设置有一硬质涂层。
全文摘要
本发明涉及一种带槽成形辊，包括一被可旋转地支撑的壳体(20)，该壳体(20)具有至少开口于该壳体(20)外表面的圆形开口(21)。一环形槽(22)与每个开口(21)相关地形成在该外表面上，该环形槽与相应的开口(21)同心设置。另外，在该外表面上，成形的该环形槽(22)的一部分从每个开口(21)延伸至其邻近的开口(21)。该环形槽(22)的外径(r)设置为位于一个环形槽(22)的区域内的、由该壳体(20)的外表面上的相邻开口(21)与它们的环形槽(22)所限定的颈部(24)的数量，大于该相应开口(21)的相邻开口(21)的数量。
文档编号D21F1/00GK1654741SQ200510008209
公开日2005年8月17日 申请日期2005年2月7日 优先权日2004年2月10日
发明者尤哈尼·韦斯托拉, 海基·卡尔图宁 申请人:美卓造纸机械公司