CN1015559B - 带材的压力处理和热处理的辊子 - Google Patents

Abstract

辊子(100)含有一个不转动的横梁(1)和一个可绕横梁(1)转动的空心辊(2)。纵向腔室(11)中的流体的压力作用在辊缝(10)中产生线压力，其中所述流体由热交换器(14)加热升温。此外，空心辊(2)中有通道(30)，通道(30)输送由热交换器(24)升温的载热流体。

Description

本发明涉及一种对带材进行压力处理和热处理的辊子。

这种辊子例如已由DE-OS3608374公开。在该实施例中，通过在横梁两侧设置的纵向密封件和端部横向密封件从横梁和空心辊之间的中间间隙划分割出一个半圆柱壳碗形的纵向腔室，腔室中可充入用于在辊缝中产生线压力（线性力）的压力流体。同时可以加热压力流体，以便提高辊子工作周面的温度。该流体在这里也同时用作压力和热量的载体。中间间隙的其余部分构成一个所谓的泄漏室，从纵向密封件溢出的具有一定压力的流体同样地逐渐充满该泄漏室。辊缝中的线压力由靠近辊缝的纵向腔室和泄漏室中的压力差来确定。

本发明不仅可以应用于上述那种结构的辊子，这种辊子中，空心辊在横梁上的液压支承由一个在纵向腔室中沿纵向布置的液压垫构成。本发明还可以用于许多其它种类的辊子，在这些辊子中，通过阳模（DE-OS2230139）或冲板（DE-PS1461066）对空心辊的内周面上施加力。此处也可以对压力部件加载的液压流体加热。其各种组合结构也是已知的，例如在DE-PS2332861中公开的一种结构中，在一个充有压力流体的纵向腔室中设置了单个的提供附加压力的支承件;或者在DE-PS3003395中，通过合适的分界部件将压力一处一处地从纵向腔室中消去;或者在DE-OS3640902中，整个中间间隙没有纵向密封件，其周围充满压力液体，但设有密封室，这些密封室可以有选择地提供附加压力或 按照位置地将压力消去。上述结构和其它结构都是在空心辊和横梁之间的中间间隙中充有压力流体，该压力流体可将热量传递给空心辊的内周面，从而可使空心辊的外周面温度提高。

虽然上述辊子主要是按照提高温度等来描述的，但是这里不仅仅涉及温度的提高，必要时也涉及温度降低的情况，例如在DE-PS2844051中。因此，载热流体在一种情况下将热量传递给空心辊的内周壁上，在另一种情况下则从该内周面上取走热量。

本发明的出发点是造纸领域中的新发展趋势，即大大趋向于采用加热平整（或压光）工艺。此种情况下，使纸带通过一个加热了的辊缝，由此对纸表面进行塑化加工（成形加工）而使其平整光滑。

相应于现代制纸机的工作宽度，用于平整打光的辊子必须有至10米的长度，而直径至1.5米。

由于冷硬铸铁能够抵抗纸的磨损，这种辊子由冷硬铸铁制作。又由于重量大和在加速和制动时与重量相关联的惯性，尤其是其弯曲可调节性差，所述辊子不是实心辊子，这在浇铸上也有技术困难，而是做成空心辊子，它们绕着一个固定的横梁转动。

这种由冷硬铸件制作的大型空心辊对温度应力特别敏感。因此，并非能生产任何壁厚的辊子，而必须有最小壁厚值，对于这种辊子的某个外径来说，这种壁厚值的数量级为140毫米。

这种厚度的浇铸壁对于传热自然是个很大的阻挡层。另一方面在加热平整时辊子外周面上需要大量的热量。在高的工作速度情况下，纸带将大量的热量带走，尤其是因为在加热平整时辊子周面的温度要保持在150℃的数量级。

如果空心辊的内外周面之间的温度差极大，那么可以通过载热流 体将更多的热量传递给空心辊的内周面。但这在技术上是不可能的，因为实际上载热流体也必须润滑，而同时可以润滑和承受高温的液体是非常稀少的。实际上只有聚乙二醇可供使用，它能最高加热到200℃。空心辊内周面温度为这种值时，要达到足够的热量传递来对运动很快的纸带进行加热平整处理在许多情况是不能实现的。

很久以来人们就知道在辊子中设置分布在其周面上的载热流体通道，例如结构为与轴平行的深钻孔，它们在辊子的长度上延伸，并且在其末端以一定的方式弯曲地连接起来，以达到一种温度平衡（见西德SHW公司的文献“SHW-Aequitherm”）。公知的辊子中需要一个昂贵的旋转接头，用于引入或排出载热流体，如在DE-OS3417093中所描述的那样。

在公知的辊子采用这种旋转接头还是比较容易实现的，因为有较小直径的辊子轴颈。

但是在按照前述种类的结构形式中有大直径的空心辊，它没有辊子轴颈，这种空心辊中按照已知的方式在大半径上供入载热流体具有极大的问题。在本发明中，流体的供给从内部经静止的横梁来进行，而不需要外部旋转接头。

本发明的任务是，以切实可行的方法提高上述辊子的传热能力。

为实现该任务，本发明提供了一种用于带材的压力处理和热处理的辊子，它包含一个构成辊子工作周面的转动的空心辊，一个在纵向上穿过空心辊并与空心辊的内周面周围相间的不转动的横梁，和位于空心辊和横梁之间的中间间隙中的、与空心辊内周面相接触的载热流体，空心辊中设有在整个圆周范围上分布的、可让载热流体流过的内部通道，载热流体可以经不转动的横梁中的输入通道输入至内部通道 中，即将具有限定温度的载热流体靠近辊子的工作周面，从而使占优势的传热阻挡层不再起决定性的作用，载热流体和辊子工作周面上的温度之间的温度差则较小。用泵使载热液体通过空心辊中的通道而从不转动的横梁旁经过来进行供入或排出是本发明的一个基本优点。

本发明的辊子的总的传热能力（或传热率）为位于空心辊和横梁之间的中间间隙中的载热流体向空心辊内周面上的传热量和流过空心辊中的通道的载热流体的传热量之和。

用两个共同作用的装置可以对辊子周面上施加所需的热传递，这种构思虽然已由DE-PS3429695公开，但在此处可以外侧以电感方式附加一些热量。采用电感方式产生大量的热量需要极高的费用，而用穿过空心辊中通道的导管或管路则可以较经济地产生大量的热量。其优点是，一直存在的部件即横向密封件可同时用作载热流体的过渡管道。

根据本发明的一个特征，即空心辊的通道的出口通入空心辊和横梁之间的中间间隙中，对从空心辊的通道中出来的载热流体进行导向是可能的，此时载热液体排入中间间隙中。此处对载热流体施加的压力只需稍微高于中间间隙中的压力，以实现通过空心辊的通道来输送载热流体。如果辊子带有被分割了的纵向腔室而压力液力排入泄漏室时，那么其压力甚至不允许与泄漏室中一直有的压力有过大的偏差，因为否则在泄漏室中的反向压力太高时会影响线压力。

由本发明的一个结构可获得一种反向流动以及相应的温度平衡或温度补偿。

因为流过通道的载热流体持接地释放或接受热量，沿流道的温度是变化的。这可以通过在空心辊和横梁之间的中间间隙中的载热流体 反向流动来防止或抵制。

是载热流体的输入和排出都通过一过渡腔室。此处，载热流体与其余中间间隙完全分开的供入并且又导出去。此时载热流体上可加上一相应的压力，使得大量的载热流体通过空心辊的通道而循环并传递相应的热量。

尤其在这样的实施例中，即由单独的、作用在空心辊内周面上的静压支承部件施加线压力时（可参见DE-OS2230139），要求两股载热流体量的情况保持相同的温度，如权利要求7所述。

如果线压力的分布需要变动，并且单个的支承部件施加不同大小的力时，流过这些单个支承部件的载热流体的量则不同，一般来说这也是在单个支承部件区域向空心辊上传递不同热量的条件，至少在向单个支承部件供给的载热流体的温度与空心辊的温度相偏离时是这种情况。而这种温度偏离正是要防止的。由于空心辊上没有温度度，从而在径向上没有热量传递，这样可以调整线性压力的分布，而不影响辊缝的温度分布的均匀性。

附图中所示为本发明的实施例的示意图。其中

图1为本发明的辊子的通过其轴线的纵剖图;

图2为本发明的辊子的另一实施结构的纵剖图;

图3为本发明的辊子的又一实施结构的纵剖图;

图1中以标号100表示整个辊子，该辊子包括一个不可转动的横梁1，和一个可绕横梁1转动的空心辊2，空心辊2的内周面3与横梁1的外周面4保持一定距离。空心辊2的端部支承在位于横梁1上的轴承5上。空心辊2可整个装在合适的导向件上相对于横梁1能在径向上移动。

在空心辊2的内周面3和横梁1的外周面4之间有一个中间间隙6。一个纵向密封件7从横梁1的两侧装在横梁的最宽的位置上，纵向密封件7和端部横向密封件8、9从中间间隙6中分割出一个半圆柱碗形的纵向腔室11。泵12从容器13泵出载热流体，该载热流体经过泵12后面的热交换器14而被加热，然后经图1右端的一个输入导管15充入纵向腔室11中，该载热流体在图1用短划线表示。在图中左端，载热流体经排出导管16排出，在这端的载热流体同时也在辊缝10方向对空心辊2的内周面3施加一个压力。

纵向密封件7并不能完全密封地封闭纵向腔室11，一定量的载热流体在腔室11中的压力作用透过纵向密封件7进入由中间间隙6的其余部分构成的泄漏室17中，然后经返回管路18排出。差压阀19在纵向腔室11和泄漏室17之维持一个预定的压力差，该预定压力差在线性力限定值的允许范围内。

载热流体同时也润滑轴承5。空心辊2有端盖20，端盖20上设有与横梁1共同作用的密封件21，它在两个轴向方向将中间间隙6密封住。

为了提高纵向腔室11中向空心辊2内周面3上传递的热量，该热量决定着空心辊2的工作周面22的温度，在空心辊2中设置了与轴平行的通道30，这些通道30在空心辊2的内周面3上各有一个入口31和一个出口32。附图中所示的与轴平行的通道30配有入口31和出口32。当然，这些通道30也可以由多个单独的，例如曲折形地相互连接起来的通道组成。通道的布置是任意的，起决定的仅仅是，在辊子100的工作宽度上，周面22上的热量交换的分布应是均匀的。

通道30由贮存容器13经泵23和热交换器24供给载热流体，该载热流体经输入通道25进入固定的横梁1中，在图中用点划表示。输入通道25在图中26处汇入过渡腔27，该过渡腔27由端部横向密封件9、29和28构成。密封件9用于密封纵向腔室11，它只能是半圆形的，另一半圆由密封件29补充，形成围绕中间间隙6的整个圆周的整圆。密封件29相邻于同样是围绕整个圆周的距轴承5一侧很短距离的端部横向密封件28。

输入通道25的出口26和通道30的入口31都位于端部横向密封件9、29和28之间，即位于过渡腔室27中。输入通道25将具有一定压力的载热流体充满过渡腔室27，该载热流体则流入通道30，并在大于中间间隙6中的压力作用下沿箭头方向流动，以便从出口32进入中间间隙6中，在这里与从纵向腔室11出来的泄漏流体混合并一同经返回管道18排出。端部横向密封件28、29位于出口31旁的空心辊2内周面3上，因此没有划过密封件28、29的横向梭边。

通道30可以由在空心辊2中纵向加工的深钻孔构成，其直径例如为30毫米。当然还可以采用其它结构形式的通道，例如可以采用双层结构的空心辊2，而在双层的分离层处构成的通过两层接合在一起而封闭的表面通道。

在以下附图中功能相同的部件用相同的标号表示。

辊子200与辊子100的区别在于，载热流体通过热交换器14后，经过一个压力调节器33和管道15，不是导入纵向腔室11，而是进入一排在横梁1中的径向圆柱形钻孔，孔中有按照活塞的方式装入的液压支承件，这些支承件在辊缝10一侧由里紧靠到空 心辊2的内周面3上。支承件34有内部通道，载热流体通过这些内部通道可进入支承件34的支承端处的静压槽中。该流体流过静压槽的边缘在此处构成一层流体膜，该膜层防止了支承件34与空心辊3的内周面之间金属面直接接触。

实际上，一般不是只设置唯一的一个压力调节器33，而是每个支承件34或某一组支承件34配置一个压力调节器。相应地，标号15也表示多个分别通入各个支承件34的管道。

从支承件34边缘流出的载热流体进入中间间隙6，在此处与由点划表示的流过通道30的载热流体混合。

两股载热流体与在辊子100中情况一样，一起由返回管道18排出。

流经通道30的和通向支承件34的两股载热流体的温度由热交换器24、14作相应的控制，至少调节到近似相等。从而，从支承件34到空心辊2的内部实际上不存在温度度（温度差），则在径向上没有热量传递发生。因此，从支承件34处可以让不同数量的流体向外流入中间间隙6中，而不会由此造成沿辊子纵向上温度的不均匀性。

图3所示的辊子300中又是有由纵向密封件7分割出来的纵向腔室11，产生线性力的载热流体在压力下充入纵向腔室11。

但辊子300与辊子100和200的区别在于，不仅没有用于将载热流体输入空心辊2中的通道中的、由端部密封件28、29构成的过渡腔室27，而且也用于排出载热流体。因此，通道30的出口32不是通入中间间隙6，而是通入图3中中间间隙6右端处设置的端部横向密封件28、29之间的过渡腔室27，载热流体从该处 的过渡腔室27经横梁1中的管道35排出。这样，由通道30输送的载热流体可以与纵向腔室11中的载热流体分开，这样在要求高的传热率时，可以特别地采用较高的输送压力，以使数量极大的载热流体通过通道30来输送。

Claims (7)

1、用于带材的压力处理和热处理的辊子，包含一个构成辊子工作周面的转动的空心辊(2)，一个在纵向上穿过空心辊(2)并与空心辊(2)的内周面周围相间的不转动的横梁(1)，和位于空心辊(2)和横梁(1)之间的中间间隙(6)中的、与空心辊(2)内周面相接触的载热流体，其特征在于，空心辊中设有在整个圆周范围上分布的、可让载热流体流过的内部通道(30)，载热流体可以经不转动的横梁(1)中的输入通道(25)输入至通道(30)中。

2、根据权利要求1所述的辊子，其特征在于，过渡腔室（27）由装在横梁（1）上的，密封地紧贴在空心辊（2）的内周面（3）上的密封件（28、29）构成，横梁输入通道（25）和空心辊（2）的通道（30）的入口（31）通入该过渡腔室（27）中，

3、根据权利要求2所述的辊子，其特征在于，所述密封件（28、29）是一个端部横向密封件，它从轴向向外密封住由纵向密封件（7）密封的纵向腔室（11），此外还包含另一个与该横向密封件紧密相邻的横向密封件。

4、根据权利要求1的辊子，其特征在于，空心辊（2）的通道（30）的出口（32）通入空心辊（2）和横梁（1）之间的中间间隙（6）中。

5、根据权利要求4所述的辊子，其特征在于，通道（31）的出口（32）设在横梁（1）和空心辊（2）之间的中间间隙（6）的一端附近，返回管道（18）从中间间隙（6）回来的出口则设置在中间间隙（6）的另一端。

6、根据权利要求1的辊子，其特征在于，载热流体输入和排出通道（30）都通过过渡腔室（27）进行。

7、根据权利要求1的辊子，其特征在于，通道（30）中的载热流体和空心辊（2）和横梁（1）之间的中间间隙（6）中的载热流体具有至少近似相同的温度。

Images