专利名称：辊式卷取机滚筒的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种带有辊芯的辊式卷取机滚筒，该辊芯径向朝外地具有一个由 不可压缩的弹性体构成的功能衬层(Funktionsbelag)，其边界层由至少一个开口和至少一 个腹板限定。下面以纸幅面作为材料幅面的例子描述本实用新型。然而，本实用新型也可 以应用在可用相似方法操作的其它材料幅面上。辊式切割机随后用作卷绕装置的例子，本 实用新型可以尤其有利地应用在该辊式切割机上。
背景技术：
为了尽可能有效地进行造纸的生产过程，人们力求以尽可能高的速度制造尽可能 宽的纸幅面。这样产生的纸幅面为了继续加工或运输被卷绕到空载滚筒上(LeertambourehS 后通常被称作满载滚筒或主辊，其现在一般可达到不超过11米的轴向长度、超过4米的直 径和不超过170吨的重量。对于一些继续处理过程，而尤其是对于室外运输，很难操作这样 大而重的辊子。因此，为了室外的运输和随后的继续加工过程必须使该辊子成为易操作的辊子。 这发生在辊式卷取机中，其中，在展开和卷绕材料幅面之间还设有材料幅面的纵向切割，以 便在辊式卷取机中同时卷绕多个子幅面卷材。在辊式卷取机中，原则上人们把托辊式卷取机和接触辊式卷取机区分开来，在托 辊式卷取机中一个或多个滚筒以其重量放置在两个或多个托辊上，并且在接触辊式卷取机 中，保持滚筒置于中心，并且仅贴靠在一个接触辊上。在很多情况下，一部分滚筒重量由接 触辊承担。在这种情况下，接触辊式卷取机也称作支承辊式卷取机。在托辊式卷取机中，还 存在多种加载辊或游辊(Reiterwalze)，它们在卷绕过程开始时，通过增加的力将辊芯以及 安装在其上的卷辊压入由托辊构成的卷绕座(wickelbett)中，以便形成确定的卷绕应力 曲线。与辊式卷取机的种类无关地，力图可以达到尽可能高的卷绕速度，以便实现较高 的生产率。在此，同时力图实现良好的卷绕质量，并且避免材料幅面的损伤。因此，为以前使用的设置为钢辊的辊式卷取机滚筒配设功能衬层。功能衬层 由弹性体构成，并且实现在辊式卷取机滚筒和卷辊之间的相对钢辊加宽的支承压区 (Auflagenip)或接触压区。带有功能衬层的辊式卷取机滚筒带来改善的卷绕结果，并且实 现卷绕带有比在钢辊的情况下更大直径的卷辊。然而，在具有功能衬层的辊式卷取机滚筒中也存在以前那些运行特性的问题。在 用于辊式卷取机的功能衬层中，原则上把两种不同种类的功能衬层，亦即，将由可压缩的弹 性体构成的这种功能衬层和由不可压缩的弹性体构成的这种功能衬层区分开来，这两种功 能衬层本质上不同地影响形成的卷绕的特性。由可压缩材料构成的功能衬层在穿过压区时 被压缩。在此，功能衬层在实践中生成在产品运行方向上最宽的，亦即不超过55毫米的压 区。由不可压缩的弹性体构成的功能衬层仅可以实现约35毫米的压区宽度，而在钢辊上较大的卷绕几乎没有显示出大于20毫米的压区宽度。弹性体相对较大的压区宽度和相对钢 材的E模量明显更小的E模量相较于钢辊形成更具显著保护性的卷绕过程。这尤其防止破 裂位置、褶皱、锁定和留下痕迹的危险。由弹性体组成的功能衬层在压区中将贴在材料幅 面上的空气流挤压出，并因此高效地防止贴在运动的材料幅面上的空气包卷入形成的卷绕 中。从而功能衬层阻止卷绕变“软”和幅面的侧面运行。因此，带有功能衬层的辊式卷取机 滚筒也可以实现较高的生产速度或卷绕速度。同样以这种方式由可压缩的弹性体构成的功 能衬层达到高于其不可压缩的对应物的效率。然而，由可压缩材料构成的功能衬层仅适用 于较小的至中等的精扎辊的重量。在较高负载中可压缩的功能衬层迅速地到达其功能极 限，并且随后如在材料触点上压缩的弹簧一样地反应，并且刚性地将负载传递到其支座上。 之后，期望的效果消失，相反地，辊式卷取机滚筒基本上呈现出纯钢辊的特性。此外，根据现有技术，可压缩的材料仅可以在手工加工过程中，尤其通过带状的粘 贴设置在辊式卷取机 滚筒的辊芯上。其制造成本相应地昂贵并且其维护相应地耗费。相反地，由不可压缩的弹性体组成的功能衬层也为带有较大重量的精轧辊提供一 个良好的支承能力和承载能力。功能衬层也平缓待卷绕材料幅面的横剖面波动，并且同时 减小留下痕迹的危险，因为该功能衬层，相似于可压缩的功能衬层，以小于钢制的辊式卷取 机滚筒的压力工作。然而，功能衬层会带来另一种并非总是期望的、独特的卷绕效果所谓的压区感应 的卷绕硬度-也就是在卷绕装置的其它运行数据相同时，形成的卷绕通过使用具有由不可 压缩的弹性体组成的功能衬层的辊式卷取机滚筒得到大于通过使用钢制的辊式卷取机滚 筒得到的卷绕硬度。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是，改善辊式卷取机的运行特性。该技术问题通过开头所述类型的辊式卷取机滚筒这样解决，即这样选择边界层的 至少一个开口和至少一个腹板的比例，以便边界层形成一种准可压缩的特性。边界层的高度，也就是其径向长度，在此由功能衬层的开口底部和表面之间的距 罔定义。功能衬层一如既往地保持其支承功能、承载功能、负载功能或接触功能，亦即，通 过功能衬层达到形成的卷辊和辊式卷取机滚筒之间期望的接触特性。尤其可以实现相对纯 钢辊更大的接触压区。词汇“准可压缩的”应表达为，与功能衬层的其余部分相比边界层明显可压缩。由 于功能衬层的其余部分不可压缩，所以该功能衬层保证了所需的卷绕功能并且保持了其支 承功能或承载功能。以这种方式可以将可压缩的功能衬层和不可压缩的功能衬层的优点统一起来。可 以这样说，将可压缩的功能衬层的优点集成在不可压缩的功能衬层的基本功能中，不可压 缩的功能衬层的边界层由于基于宏观结构上有针对性地被削弱，在受到形成的卷辊的特别 负载的情况下，该边界层表现出“准可压缩”。因此首次也可以实现以高的卷绕速度，例如最大为2500m/min，尤其是最大为 2800m/min，相当特别地以最大为3100m/min的速度卷绕大而重的卷辊，其优选具有超过1400毫米的辊端直径，特别具有超过1650毫米的辊端直径。优选的是，在压应力从10t/m2至100t/m2，优选从20t/m2至80t/m2的条件下被挤 出的腹板材料的至少80%，优选至少90%，特别优选至少97%可以由所述至少一个开口容纳。以这种方式，非常有可能使本身不可压缩的功能衬层的边界层形成准可压缩的特 性。
有利的是，设置至少两个开口，优选3至6个开口，特别优选大量的开口。优选多个开口均勻地或不均勻地分布在功能衬层的表面。以这种方式，功能衬层上的载荷分配可尤其均勻地分布或区段性地集中。各开口例如可以在形成孔和多边形图案的情况下被引入功能衬层的表面。在此， 孔图案尤其包括优选垂直引入功能衬层表面的、圆形或椭圆形的开口。多边形图案可以优 选由十字槽构成，并且例如在功能衬层的表面上形成菱形图案。有利的是，功能衬层由热固性塑料的弹性体或热塑性塑料的弹性体组成。热固性塑料提供具有多数不可压缩的弹性体的族，这些热固性塑料提供突出的技 术特性。选出的热塑性塑料也提供不可压缩的特性，除此之外还提供改善的加工和处理性 能。此外有利的是，功能衬层具有从20士5Pusy&Jones到60士5Pusy&Jones范围内的硬度。以这种方式，确保功能衬层形成良好的支承性能，然而腹板按本实用新型可以这 样挤入开口的自由体积中，从而形成边界层准可压缩的特性。至少一个开口具有矩形的横截面，可以是有利的。这种开口可尤其简单地制造。例如它们可以通过铣削加工或铸型加工容易地并且 价廉地引入功能衬层中。另一个优点在于，在功能衬层磨损时，也就是说在开口深度减小 时，这种开口的自由体积连续地线性减少，这尤其简单地形成各开口的结构设计。同样可以有利的是，至少一个开口具有一个与矩形横截面不同的形状，尤其具有 敞开式多边形或敞开式椭圆形的形状。以这种方式可以在压应力下产生边界层的非线性特性。则边界层的腹板可以要么 斜率递增，要么斜率递减地变形。也可以通过选择开口的几何尺寸来影响气体输出的可实 现的体积流量和流动类型。为此可以有利地考虑，至少一个开口在功能衬层表面中形成一个螺旋线的形状。以这种方式，可尤其保护地处理待卷绕的材料幅面卷材，尤其是纸幅面卷材。当辊 式卷取机滚筒连续地在与螺旋线形的斜率匹配的、确定的区段上旋转时，螺旋线形的开口 在形成的材料幅面滚筒的表面上来回移动。因此，也可以出色地处理高敏感度的多种纸。尤 其可再次更好地避免卷绕错误，如破裂位置、褶皱或锁定。有利的是，多个开口螺旋线形地相邻布置。以这种方式可以尤其有效地转化刚刚记载的效果。功能衬层优选具有在4毫米至24毫米范围内，优选在5至20毫米之间，特别优选 在6毫米到16毫米范围内的径向厚度。因为辊式卷取机滚筒的功能衬层在摩擦影响的情况下作用在待处理的材料幅面
5上，功能衬层由于磨损或多或少受到严重的损耗。在此，包层厚度的减小，也就是说功能衬 层径向厚度的减小按本实用新型不是完全均勻的。在实践中也一再发生功能衬层由异体的 影响局部地被损坏。不均勻的磨损和这样的损坏使得这样是必要的，即，该衬层必须是可精 磨的(nachschleifbar)，以便促进经济地运行辊式卷取机。出于此原因，人们力图为这种维 护工作提供尽可能几毫米的材料。然而，随着功能衬层厚度逐渐增加，功能衬层在卷绕过程中必须承受的内部作用 力也增加。出于这种要求，给出的厚度范围形成良好的以至相当好的折中方案。开口间距有利地在1. 8毫米至9. 2毫米之间，优选在2. 5毫米至7. 0毫米之间，特 别优选在3. 5毫米至5. 5毫米之间。开口宽度有利地在0. 5毫米至2. 5毫米之间，优选在0. 7毫米至1. 6毫米之间，特 别优选在0. 8毫米至1. 3毫米之间。开口深度有利地在0. 7毫米至5毫米之间，优选在1. 0毫米至3. 5毫米之间，特别 优选在1. 3毫米至2. 8毫米之间。若功能衬层具有至少一个在前述数值范围内的所述参数，那么可以特别好地生成 边界层的一个准可压缩的特性。然而，在此优选边界层由前述3个要求的参数范围内的至 少两个参数的特征组合定义。在此开口间距是指开口和腹板沿辊式卷取机滚筒轴向的共同长度，开口宽度仅指 开口沿辊式卷取机滚筒轴向的长度，开口深度是指开口沿辊式卷取机滚筒径向的长度。最后优选功能衬层被硫化胶合、卷绕、热压套装或粘贴在辊芯上。以这种方式，也考虑到经济上的观点，可以实现功能衬层与辊芯尤其稳定的连接。 在此也可以在中间支承一个增附剂层。
以下根据优选的实施方式并且参照附图阐述本实用新型。在附图中未按比例地示 意性示出图1示出托辊-卷绕装置；图2示出支承辊-卷绕装置；图3是第一辊式卷取机滚筒在纵截面上的截面；图4是第二辊式卷取机滚筒在纵截面上的截面；图5是第三辊式卷取机滚筒在纵截面上的截面。
具体实施方式
图1示出带有共同构成一个卷绕座4的两个托辊2、3的托辊式卷取机1，一个卷辊 5位于该卷绕座4中。当然，在该卷绕座4中也可以有多个卷辊5沿轴向相邻地布置。驱动 托辊2、3中的至少一个。如果托辊2、3旋转，那么卷辊5通过摩擦一同旋转，并且由此在其 上拉出一个未进一步示出的材料幅面，例如纸幅面。为了防止卷辊5从卷绕座4中跳出，并且为了在卷绕开始时就产生一定的卷绕硬 度，在卷绕座4上方设置一个加载辊6。加载辊6随着卷辊5直径的逐渐增大而向上移动。各辊，也就是两个托辊2、3和加载辊6，可以在其圆周上具有一个参考图3至5作进一步讨论的功能衬层。图2示出卷绕装置7的另一种实施形式，其设置为所谓的支承辊式卷取机。该卷 绕装置7具有一个也可称作支承辊或接触辊的中心辊8。卷辊9、10贴靠在该中心辊8上， 而且沿轴向在空隙上彼此错位。该卷辊9、10保持对中。它们也可以具有中心驱动11、12。 在卷绕时轴承结构沿导轨13、14倾斜向上移动。卷辊9、10在两个上部的四分之一圆周中 贴靠在中心辊8上。在这种卷绕装置7中，中心辊8配设有一个参考图3至5作进一步描述的功能衬层。在此，图3以纵截面示出一个辊式卷取机滚筒20的截面。该滚筒如上所述可以是 两个托辊2、3中之一、加载辊6或中心辊8。辊式卷取机滚筒20具有一个也可以称作托罩的辊芯15。辊芯15例如由钢材或另 一种固体材料构成。辊芯15应足够稳定，使得不会由于贴靠的卷辊5或9、10而变形。在辊芯15的圆周上首先存在一个不是在所有实施情况下都需要的增附剂层16。 在该增附剂层16上施加有一个功能衬层17。功能衬层17总是由不可压缩的弹性体构成。 在此，该功能衬层可以多层地构造。在此，各层可以由相同材料组成，但必要时具有不同硬 度。也可以考虑，各层例如由均勻的或不均勻的构造被机械地削弱或加固。然而，优选功能 衬层17由很大程度上勻质的、不可压缩的弹性体构成的层组成。在此，是否在制造辊式卷 取机滚筒时按多个步骤涂敷弹性体层或是例如具有很大程度上均勻分布的加固，是不重要 的。将至少一个开口 18引入当前的、大致10毫米至16毫米厚的、例如由被硫化胶合 到辊芯15上的热固性塑料构成的功能衬层17中，该开口 18伸展至功能衬层的外表面并且 其底部18a限定边界层17a的内边缘。所述至少一个开口 18由开口宽度y和开口深度t 定义。所述至少一个开口 18优选设置成矩形。然而，与矩形不同的开口形状按具体情况也 可以是有利的。那么，尤其也可以优选是多边形或椭圆形的开口。那么多边形的开口例如 可以由梯形实现，椭圆形的形状例如可以由圆形实现。显而易见的，所有记载的开口形状可 以在其它或更近的区段上打开。将所述至少一个开口 18优选螺旋线形地引入功能衬层17广大的表面中。在此， 也可以相邻地布置多个开口，从而在功能衬层17的表面上形成多线螺纹的图像。若设置多个开口，这些开口也可以径向布置，也就是说形成封闭的圆形。那么，这 种开口可以以相互间规则或不规则的距离沿轴向分布在功能衬层17上。以尤其优选的方式，由不可压缩的弹性体构成的功能衬层17在其外部边界层17a 中由至少一个下列参数、优选由下列参数的组合表示
权利要求1.一种带有辊芯(15)的辊式卷取机滚筒(20)，该辊芯(15)径向朝外地具有一个由不 可压缩的弹性体构成的功能衬层(17)，其边界层(17a)由至少一个开口(18)和至少一个腹 板(19)限定，其特征在于，这样选择所述边界层(17a)的至少一个开口(18)和至少一个腹 板(19)的体积比，使得所述边界层(17a)形成一种准可压缩的特性。
2.如权利要求1所述的辊式卷取机滚筒，其特征在于，在10t/m2至100t/m2，优选20t/ m2至80t/m2的压应力作用下被挤出的所述至少一个腹板(19)的材料的至少80%，优选至 少90%，特别优选至少97%能够被所述至少一个开口(18)容纳。
3.如权利要求1或2所述的辊式卷取机滚筒，其特征在于，设有至少两个开口，优选3 至6个开口，特别优选大量的开口。
4.如前述权利要求中任一项所述的辊式卷取机滚筒，其特征在于，多个开口均勻地或 不均勻地分布在所述功能衬层的表面上。
5.如前述权利要求中任一项所述的辊式卷取机滚筒，其特征在于，所述功能衬层(17) 由热固性塑料的弹性体或热塑性塑料的弹性体组成。
6.如前述权利要求中任一项所述的辊式卷取机滚筒，其特征在于，所述功能衬层(17) 具有从20 士 5Pusy&Jones到60 士 5Pusy&Jones范围内的硬度。
7.如前述权利要求中任一项所述的辊式卷取机滚筒，其特征在于，所述至少一个开口 具有一矩形的横截面。
8.如权利要求1至6之一所述的辊式卷取机滚筒，其特征在于，所述至少一个开口具有 一个与矩形横截面不同的形状，尤其具有敞开式多边形或敞开式椭圆形的形状。
9.如前述权利要求中任一项所述的辊式卷取机滚筒，其特征在于，所述至少一个开口 在所述功能衬层(17)的表面中形成一种螺旋线的形状。
10.如前述权利要求中任一项所述的辊式卷取机滚筒，其特征在于，多个开口螺旋线形 地相邻布置。
11.如前述权利要求中任一项所述的辊式卷取机滚筒，其特征在于，所述功能衬层 (17)具有在4毫米至24毫米范围内，优选在5毫米至20毫米之间，特别优选在6毫米到 16毫米范围内的径向厚度(S)。
12.如前述权利要求中任一项所述的辊式卷取机滚筒，其特征在于，所述开口间距(χ) 在1. 8毫米至9. 2毫米之间，优选在2. 5毫米至7. 0毫米之间，特别优选在3. 5毫米至5. 5 毫米之间。
13.如前述权利要求中任一项所述的辊式卷取机滚筒，其特征在于，开口宽度(y)在 0. 5毫米至2. 5毫米之间，优选在0. 7毫米至1. 6毫米之间，特别优选在0. 8毫米至1. 3毫 米之间。
14.如前述权利要求中任一项所述的辊式卷取机滚筒，其特征在于，所述开口深度(t) 在0. 7毫米至5毫米之间，优选在1. 0毫米至3. 5毫米之间，特别优选在1. 3毫米至2. 8毫 米之间。
15.如前述权利要求中任一项所述的辊式卷取机滚筒，其特征在于，所述功能衬层 (17)被硫化胶合、卷绕、热压套装或粘贴在所述辊芯(15)上。
专利摘要本实用新型涉及一种带有辊芯(15)的辊式卷取机滚筒(20)，该辊芯(15)径向朝外地具有一个由不可压缩的弹性体构成的功能衬层(17)，其边界层(17a)由至少一个开口(18)和至少一个腹板(19)限定，为了改善辊式卷绕装置的运行特性，这样选择所述边界层(17a)的至少一个开口和至少一个腹板(19)的体积比，使得所述边界层(17a)形成一种“准可压缩”的特性。
文档编号B65H18/02GK201895971SQ20102054865
公开日2011年7月13日 申请日期2010年9月28日 优先权日2009年9月28日
发明者曼弗雷德·马杰 申请人:沃依特专利有限责任公司