CN101896668A - 热辊 - Google Patents

Abstract

一种纤维幅材机的被加热和/或冷却的辊，即热辊(1)，包括用于承载载荷的圆筒圆柱形的内轴(2)、围绕该内轴的金属制外层(4)、及用于传热剂的流道(5)，该流道是与内轴和外层之间的界面相关联地被设置的。该热辊(1)是通过将内轴(2)与外层(4)组装而制成的。该热辊的流道(5)由在内轴与外层被组装之前，在内轴(2)的外表面(2a)和/或外层(4)的内表面上形成的流槽(5)构成。

Description

热辊

技术领域

本发明涉及一种在纤维幅材机(优选为造纸机、纸板机和化学纸浆机)中使用，以处理(例如加热、压光、湿挤压和/或冷却)幅材类材料的热辊。

本发明涉及被加热和/或冷却的辊，即热辊，包括用于承载载荷的圆柱形的内轴、围绕该内轴的金属外层、及用于传热剂(heat-transfer agent)的流道，该流道是与内轴和外层之间的界面相关联地被设置的。

背景技术

目前，压光纸和纸板所需的热能是由被加热的辊(即热辊)产生的。在过去数年间，压光机的运行速度已显著提升。为获得所需的压光效果，热辊的表面温度也必须升高到200℃-250℃乃至更高。高运行速度加上热辊的高表面温度，意味着来自热辊的热能交换必须非常高，在新工艺中通常为200kW/m乃至更高。

公知的是，热辊的热量是通过将用作传热剂的液体或气体传导到热辊内部(具体就是传导到热辊的壳体中的孔内)来产生的，热量由传热剂传递到壳体并进一步被传导至辊的表面。

专利说明书EP 0710741 B1披露了用于在高温和高压下压光纸的、被加热的辊。在这种热辊中，由第一材料(例如锻钢、铸铁、铸钢或球墨铸铁)制成的壁构成辊体。该内层(即辊体)设有由第二材料制成的薄的围绕着的表面层，该表面层坚硬且耐磨。另外，这种热辊具有用于传热剂的轴向导管，这些导管被均匀地定位和封闭于内层材料内。

实践中，由于受钻孔加工技术所限，上述的热辊中用于传热剂的流道是圆形的，并且除非决定利用独立的形式(例如较大的直径)来减慢流动，或者利用独立的形式(例如较小的直径)来加快流动，或者例如在流道中使用限流装置，否则流道在整个长度上具有相同的直径。因此，在这种流道中难以形成单独的减慢或加快流动的特性。此外，受加工技术所限，钻制出的流道必须等于或大于某一最小直径。一般可以认为，在上述的热辊中，不能够自由地选择流道的尺寸并靠近壳体的表面层将流道定位。

冷激铸铁辊(chilled cast iron roll)是一种在被冷却的金属铸模中铸造的铸铁辊。其制造方法是在迅速冷却的表面层中形成坚硬、耐磨但较脆的白口铸铁层。冷激铸铁辊和钢辊的制造技术的问题为周缘钻孔成本高且困难。必须要加工出许多孔，且这些孔必须距热辊的表面相对远地被定位，以使温度分布变得足够均匀，并使这些孔的位置和对准误差较小。在辊的壳体中钻纵向的孔非常困难，因为通过铸造形成的冷激铸铁辊的材料分布阻碍了靠近表面的钻孔操作。通常需要沿不同的方向钻出两个相对的孔。为实现均匀加热并加快加热和冷却阶段，优选的是在壳体中钻制更多的流道。而这直至今天尚因这一选项的技术要求性质和所需成本的缘故，是不可行的。另外还可以认为，大型锻件不易购得，且这类锻件昂贵，尤其在沿周缘钻孔时更是如此。

特别是，对热辊的加热效率的要求已经提高。这已使得老式的冷激铸铁辊由于热应变增大而变得不适用。在钢铁工业当前的高需求状况下，作为替代技术的调质钢辊就其价格和交付周期而言已变得不现实。

对冷激铸铁辊来说，孔位于较软的内层，即通常位于“灰口铸铁”中。由于冷激铸铁辊和钢辊的材料的导热性均相对较差，所以孔和表面之间的长传热距离必然导致高的油温。

纵向钻制的流道的直径通常在其整个长度上是恒定的。然而举例来说，如在专利说明书FI 106054 B中提出的，从均匀传热的观点出发，流道的位置、横截面积和周缘壁长度应当根据加热油沿流动方向的温度变化而变化。在现有技术中，这是通过改变流道与辊的壳体外表面之间的距离、通过以独立的限流构件限制流动，从而使横截面积减小且流速增大、或者通过粗糙化、开槽或开孔等方式增大壁的表面积来实现的。另一种常用的使沿轴向加热中的温差平均化的方法是将流动设定为在相邻的流道中沿不同方向流动。

靠近热辊的外表面将流道定位是有利的，因为传热剂到热辊的外表面的距离将由此变短。然而，在已知的沿周缘被钻孔的辊中，为了使得“条痕现象(barring)”最小化，亦即在辊的情况下，使得热辊的由热膨胀的局部差异导致的圆柱度分布曲线(profile)的波动、及热辊的外表面上的温度变化中的条状变量(bar-like variation)最小化，而将流道设置成间隔相对密集，这从经济性而言并不可行。

公知的是条痕现象会激发辊的振动，并对处理中的纸的特性造成有害影响，其他的方面不说，这种影响仅从纸的光泽和厚度的差异中就可以看出。

公知的热辊还有另一个问题就是不能足够迅速地冷却热辊。例如，当更换辊时，为了避免不必要的工序延迟，必须使热辊迅速冷却下来。

专利申请FI 20031232披露了一种用于处理纤维幅材的热辊，该热辊的壳体包括至少两个不同材料的层，其中热辊或其壳体设有借助传热剂来加热和/或冷却热辊的壳体的传热装置。用于传热剂的流道位于所述热辊的壳体中，被封闭在至少一个所述材料层内或位于所述材料层的边界区域中。

专利说明书FI 106054 B披露了一种热辊，这种热辊的壳体由金属、陶瓷或复合材料制成并包含用于传热剂的流道，这些流道直接与制造关联地形成在壳体材料中。在这种热辊的一个实施例(图5)中，流道被设置在位于由粉末金属制成的壳体的外层与内部本体层之间的界面处的粉末金属层中。然而，粉末冶金制造技术成本高昂，并且大型件的供应厂商很少。

本发明的主要目的是消除或至少大体上减轻上述缺点和弱点。另一个目的是提供一种传热能力高的热辊，该热辊具有能够主要通过机加工来容易地制成的流道系统，该热辊的制造成本低并且由容易购得的材料制成。再一个目的是能够更自由地决定流道的尺寸并靠近热辊表面将流道定位。为了实现均匀传热，一个目的是靠近热辊表面设置具有较小横截面的多个流道。另一个目的是确保热辊的壳体具有所需的特性，例如表面特性或强度特性，以及热辊的本体所需的承载载荷的特性。

本发明可实现这些目的，随附的权利要求书中限定了本发明所特有的特征。

发明内容

在权利要求1的特征部分公开了根据本发明的热辊的主要的特有特征。

根据本发明的热辊适合用在下述的一种或多种纤维幅材机应用中：多辊压光机的热辊、软性压光机的热辊、长压区压光机的热辊、靴式压光机的热辊、带式压光机的热辊、金属带式压光机的热辊、干燥区段的干燥缸或冷却缸、纤维幅材机的挤压单元的热辊和/或纤维幅材机的涂布区段的热辊。

根据本发明的热辊的本体可由承载载荷的、容易机加工并且容易得到的金属材料制造。热辊的壳体层也可由容易得到的易进行机加工并且廉价的金属材料制造。壳体层可根据表面层所需的特性优化，包括如平滑性、良好的耐磨性和硬度这样的特性。制造热辊的内轴和外层所需的机加工操作简单。由于根据本发明的热辊的良好的整体导热性，使用这种热辊能获得高的热功率。根据本发明的热辊所需的热处理的数量少，因为内轴无需热处理。若需要，外层可经受热处理，例如表面硬化和/或消除残余内应力退火和/或表面处理和/或涂覆以获得期望的特性。

表面层可优选由具有足够强度、能够进行焊接和表面硬化的轧制钢板制造。壳体管可通过弯曲和焊接用板来制造。

根据本发明的热辊的用于传热剂的流道可靠近热辊的表面被定位，因而留在其间的材料对热辊的热功率和表面温度有细微的隔热影响。根据本发明的热辊的结构能够容易地提供例如具有变化的尺寸或形状的过流断面的流道，以便沿热辊的纵向方向优化流道，并且流道可容易地被定位于热辊的表面之下(例如彼此距离短)。因此，许多流道可靠近热辊的表面被定位，这些流道具有比钻制的周缘孔的过流断面小得多的过流断面。流道不必与热辊的轴线平行；而是，例如，它们也可被偏斜设置，或以螺旋的形式设置，以便有利地避免条痕现象。

有利地，热辊的承受热应变的外层和承载机械载荷的内轴可借助收缩联结(shrink joint)被联结在一起。收缩联结的强度可有利地通过在联结阶段在外层和内轴之间加入例如银的薄的钎焊材料改善。该钎焊材料在形成收缩联结后，通过结构温度的升高有利地形成钎焊缝(solder joint)。加强的收缩和摩擦联结具有消除负载引起的微小滑动的优点。

根据本发明的热辊旨在用于挤压和/或压光处于热辊和接触热辊的匹配构件之间的接触区即压区中的纤维幅材，或者用于干燥或冷却热辊的壳体表面上的纤维幅材。

还能使得热辊的轴的延伸简单，因为分配流道系统可被置于辊的内轴中。可通过在安装内轴之前沿径向钻孔来制造分配流道系统。

下文中的、或上文已进行的对本发明的各实施例的描述仅与本发明的一个或一些方案相关联。本领域技术人员应认识到，本发明某一方案的任何实施例可单独应用于、或与其他实施例相结合地应用于同一方案或其他方案。

下面将参考随附的示意图描述本发明，然而本发明不局限于图中所示的内容。

附图说明

图1示出根据本发明一实施例的热辊的从该热辊的轴线侧观看的剖面。

图2示出根据图1的热辊的立体图(未示出轴端)。

图3示出根据本发明一实施例的热辊的立体图，其中外层借助螺纹以封闭方式(form closure)围绕内轴被紧固。

图4示出沿图3所示的线A-A的局部剖视图。

图5示出根据本发明另一实施例的热辊的立体图，其中外层借助螺纹以封闭方式围绕内轴被紧固。

图6示出图5中所示的细部B的局部剖视图。

图7示出根据本发明一实施例的热辊的立体图，其中外层借助齿廓以封闭方式围绕内轴被紧固。

图8示出计算形成的图表形式的热辊的挠度(deflection)的示例。

具体实施方式

在以下描述中，相同的附图标记指代同样的部件。应注意的是，在所有情况下附图都不是按比例绘制的，并且附图主要服务于说明本发明的实施例的目的。

图1和图2示出根据本发明的实施例的被加热和/或冷却的辊，即热辊1，该热辊设有例如钢制的薄的外层4和位于该外层之内的内轴2，内轴2的表面上具有用于构成用于传热剂的流道5的流槽。

热辊1包括内轴2和轴端3；轴端3紧固到内轴2的端部，用以承载载荷。在图1所示的示例中，紧固到内轴2的至少一个轴端3包括用于导入和/或导出传热剂的至少一个流道。热辊1优选包括围绕内轴2的钢制外层4，外层4用于在运转期间将热量从传热剂传递至纤维幅材或从纤维幅材传递至传热剂。传热剂优选为在高温情况下使用的油。传热剂也可以是水或蒸汽。热辊1包括与内轴2和外层3之间的界面相关联地设置的用于传热剂的流道5。

用于传热剂的流道5可由内轴2的外表面2a上的流槽和外层4的内表面上的对应部分构成；或者由外层的内表面上的流槽和内轴2的外层上的对应部分构成；然而，也可由内轴的表面上的和外层的表面上的、沿热辊的周缘方向彼此相互对齐或偏移的流槽共同构成流道。在图1中，流道5有利地设置在内轴2的外表面2a上，使得在热辊1的运转期间，这些流道在待加热和/或冷却的纤维幅材贴靠的壳体区域上形成优选为连续的流道系统。这一流道系统可由延伸在内轴2的两个端部之间的流道构成。流道5不必与热辊1的轴线平行；相反，例如，流道也可被倾斜地设置或被设置成螺旋形式，以便有利地避免条痕现象(barring)。流道也可被设置为与其他横向倾斜的流道相交，或者与其它螺旋形式的流道相交，以提供合适的紊流，亦即加强传热剂在流道系统中的流动。

根据本发明的热辊的内轴2可由适于承载载荷、易于机加工并且廉价的铸铁制造，例如球墨铸铁，优选的是GRP500。球墨铸铁的材料结构具有均质特性，从而可预期不存在因热量导致对热辊有害的变形。

热辊的外层4也可由易于机加工且廉价的钢制造，例如具有高导热率的结构钢。优选的是，外层4的材料是硬化低合金钢。为了使外层4具有期望的与耐磨和硬度相关的特性，外层4优选被硬化处理，以达到适合于硬涂层的、足够的基底硬度和稳定性。结构钢可获得的硬度约为350HV到400HV，并且硬质材料的层厚较薄。外层4可用例如火焰、激光或感应硬化方法被硬化。硬化处理为外层提供了适合于硬涂层的、足够硬的基底。结构钢的经过硬化的外层优选以金属硬涂覆或碳化物或陶瓷涂覆来进行涂覆，在此情况下该外层的表面硬度大于500HV。使用例如喷涂法或激光镀膜法来进行涂覆。优选的是，当热辊已整体组装完毕、或者当外层已围绕内轴被组装、或者在组装之前，可根据涂层厚度和涂层均匀度(平滑度)对涂层进行机加工。

如果要求外层4为较厚的硬层，则外层4可选择由马氏体钢制造，优选为由不锈钢制造，其无需单独的涂层即能够达到坚固的表面硬度，使得外层的表面硬度大于550HV。

热辊的内轴2和外层4的材料容易获得，并且其制造所需的机加工操作简单。由于根据本发明的热辊具有良好的整体导热性，使用该热辊能够获得高的热功率。根据本发明的热辊所需的热处理的次数少。内轴2无需进行热处理。

根据本发明的热辊的用于传热剂的流道5可靠近热辊1的表面被定位，由此，使外层4的保留在流道和热辊表面之间的材料对热辊1的热功率和表面温度的影响轻微。根据本发明的热辊1的结构能够容易地为流道5提供例如具有期望的、且可按需要变化的尺寸、位置和形状的过流断面(flowcross-section)。例如，流道的形状可通过选择一种适合于机加工工具的形状来制成。流道的可变的过流断面可通过将流槽加工成具有可变深度来容易地提供，由此无需置换件(displacement piece)来改变流速。流道5可沿热辊的纵向被优化。流道5可被容易地定位于热辊的表面之下，例如定位于离热辊的表面距离较短处。可以靠近热辊的表面设置许多条流道5，这些流道的过流断面有利地小于使用钻孔加工技术形成的经济上可行的过流断面。例如，流道5可通过铣削、或者例如在采用螺旋形流道的情况下也可通过车削形成在内轴2的表面上。例如，期望设置在外层的内表面上的流道可相应地通过铣削来加工。流槽5的横截面轮廓优选避免具有可能导致材料破碎、分裂或破裂的形状(例如内角尖锐和半径非常小的形状)。

本发明涉及的热辊不包括位于构成辊的本体的内轴2中的、供传热剂流动的单独的“周缘孔”，或者至少不必使用这类被封入材料层内、且大体上从热辊壳体的一端延伸到另一端的轴向流道来传输传热剂。热辊1在构成壳体的区域内主要由两个部件组成，即内轴2(其可以为管状或主要为实心)、及围绕内轴2的相对薄壁的外层4。内轴的潜在内表面在图中以虚线6表示。

可使用待调节的热辊和/或具有周缘孔的热辊的优选为圆柱形和/或管状的本体作为根据本发明的热辊的内轴2的基体，由此，根据本发明，可在形成于此本体上的外表面2a上制备出流槽，这些流槽构成传热剂流道5的横截面轮廓的一部分。

热辊1的外层4可用封闭方式、或者通过卷边(即采用热收缩法)围绕热辊2的内轴2被紧固，由此通过收缩配合形成外层4与内轴2之间的联结。

就用封闭方式和通过卷边将热辊1的内轴2与外层4良好联结而言，有利的是，内轴2与外层4的中心度(centricity)处于约50微米级，优选约为10微米。在此情况下，内轴2与外层4不会由于热而单独地挠曲、或以组装后的热辊1的形式发生挠曲。中心度要求内轴和外层二者的材料在热膨胀情况下均匀分布，由此使二者中任一部件上的某一部分或区域不会发生不均匀的热膨胀(这种不均匀的热膨胀造成热辊在不同操作温度下以不同方式扭曲)。同样优选的是，在加热的同时、优选在加热到(或至少接近)操作温度的同时将热辊平衡并进行机加工。两个部件在联结前必须进行机加工。在使用如结合图3描述的螺纹来组装辊的情况下，必须提供足够的间隙以供组装之用。

图8及以下的描述提供了当热辊的壳体长度为10米且热辊的温度以200℃变化时，计算形成的热辊挠度的示例。图8所示图表中的水平轴线代表辊的直径，而竖直轴线代表辊的挠度。在该示例中，热辊的壳体由壁厚为180mm的管组成并具有一内孔。壳体的外层由厚度为35的钢材层构成。壳体的外层内部的材料层由球墨铸铁GRP制成。在该示例中，外层和内部的材料层的偏心度被选择为10mm。

挠度作为偏心度的函数而线性变化(因而当偏心度从10mm减小到1mm时，挠度减小到原值的十分之一)，并且类似地，挠度作为壳体的外层的厚度的函数而线性变化(因而当壳体的外层的厚度从35mm减小到17.5mm时，挠度减小到原值的一半)。

如果期望在所有实用的直径下热辊的挠度均小于50微米(挠度在图8中以虚线表示)，则联结表面必须关于辊壳的外层和内层同心并具有例如+/-0.25mm的机加工精度。用冷激铸铁辊不可能达到与此更接近的值。

类似地，为了形成均匀的联结，联结表面必须具有良好的优选约为+/-0.01mm的圆柱度。当通过车削来制造出联结表面时，达到上述圆柱度是不成问题的。

图3示出根据本发明的实施例的热辊1的立体图，其中外层4借助螺纹7以封闭方式被紧固到内轴2。热辊1是借助螺纹7，通过绕内轴4旋转外层4而简单地组装的。随后，按下面描述的方式锁定螺纹7。图4示出沿图3所示的线A-A的局部剖视图。除流槽5以外，在内轴2的外层2a上制备出外螺纹7a，并且在外层4的内表面上形成与外螺纹7a配合的内螺纹7b。如这里使用的，“外螺纹”指的是在对象的外表面上形成的螺纹，并且类似地，“内螺纹”指的是在对象的内表面上形成的螺纹。在热辊1运转期间，用作传热剂的油在内轴2的表面上流动，因而没有来自内轴的能量交换发生，并且内轴保持在由传热剂确定的恒温。热交换通过外层4发生，因而外层的平均温度是，例如比内轴2的温度低30℃到40℃。由于上述温差，因为内轴比外层热膨胀更多，所以外层4变得在热辊1处于运转的条件下就变成被“锁定在”适当位置。

外螺纹7a可例如通过铣削或车削形成，并且内螺纹7b可例如通过铣削、车削或镗削形成。虽然无意以任何形式限制螺纹7、7a和7b的形状或齿形，不过制备出螺纹是有利的，为的是满足制造、加工和组装的要求。可有许多平行的螺纹7。然而考虑到最好避免可造成材料断裂、裂开或破裂的形状，例如像内锐角形状或在螺纹齿形的基底7c处半径非常小的形状，螺纹的齿形优选为梯形或圆锥形。外螺纹7a和内螺纹7b的齿形高度H优选在1mm到5mm的范围内，更优选在2mm到4mm的范围内。外螺纹7a和内螺纹7b的齿形宽度W优选约为10mm级。外螺纹7a和内螺纹7b的螺距P优选约为100mm级。

螺纹7、7a和7b优选有保持性，由此可通过适当选择外螺纹7a和/或内螺纹7b的螺距9和/或齿形来将螺纹7锁定。例如，螺纹的足够小的螺距P能够获得这样的保持性，即在热辊1的运转期间沿轴向施加到外层的力不能相对于内轴2将外层4旋转。例如，螺纹的足够大的螺距P能够获得这样的保持性，即在热辊1的运转期间沿周缘方向施加到外层的力不能相对于内轴2将外层4旋转。例如，在热辊1的加速和减速阶段期间，能够利用螺纹7的这种保持性将外层4保持在绕内轴2的适当位置。优选利用可变螺距和/或可变螺纹齿形使螺纹7具有保持性。外螺纹7a和内螺纹7b都可具有可变螺距和/或可变齿形；或者只有外层的内表面上的内螺纹7a可具有可变螺距和/或可变齿形；或优选只有内轴的外表面上的外螺纹7a可具有可变螺距和/或可变齿形。优选使内螺纹7b尽可能均匀，例如具有恒定螺距和恒定齿形，这是因为制备内螺纹比制备外螺纹更困难。外螺纹和内螺纹的第一保持性组合如下：内螺纹7b均匀，具有恒定螺距和恒定齿形；外螺纹7a均匀并配备与内螺纹相同的恒定螺距和恒定齿形。外螺纹和内螺纹的第二保持性组合如下：内螺纹7b均匀，具有恒定螺距和恒定齿形；外螺纹7a均匀并具有恒定齿形，但是外螺纹在外螺纹7a的一端处的螺距小于或大于内螺纹的螺距值，而在螺纹的剩余部分上配备有相同的恒定螺距。外螺纹和内螺纹的第三保持性组合如下：内螺纹7b均匀，具有恒定螺距和恒定齿形；外螺纹7a均匀并具有恒定螺距，但是外螺纹7a在外螺纹7a的一端处的齿形与内螺纹的恒定齿形相比具有不同的尺寸，而在螺纹的剩余部分上配备有相同的恒定齿形。

图5和图6示出根据本发明的实施例，如何借助螺纹7，以封闭形式将热辊1的外层4紧固到内轴2；螺纹7由形成在外层4上的内螺纹7b构成，并与形成在流道5(流道5设置在内轴2上)上的外螺纹7a配合。螺纹7、7a和7b与流道5结合，使得螺纹至少与一个流道5配合；换言之，至少一个流道5被设置成起到部分的螺纹7、7a、7b的作用。当然，螺纹7也可由设置在内轴2上的外螺纹7a构成，与形成在流道5(流道5设置在外层4上)上的内螺纹7b配合。图6示出图5中所示的细节B的局部剖视图。在此情况下，外层上的内螺纹7b不必设置在每个流道5上；而是，当流道5被设置成许多平行螺纹的形式时，内螺纹7b被设置在外螺纹7a上(外螺纹7a被设置在至少一个流道5上)。

图7示出了根据本发明一实施例，如何借助齿廓8，将热辊1的外层以封闭方式紧固到内轴2；齿廓8包括内轴2上的外齿8a和外层4上的内齿8b。齿廓8使外层4保持在适当位置，防止外层在例如热辊1加速和减速的阶段绕内轴2旋转。如结合图5和图6所描述的，齿廓8、8a、8b可与至少一个流道5结合。因此，至少一个流道5被设置成起到部分的齿廓8、8a、8b的作用。

根据本发明的实施例，利用楔形锁紧装置(未示出)使热辊1的外层4以防止绕内轴2旋转的方式被紧固和锁定。在此情况下，在内轴2的表面2a上设有至少一个楔形槽，且相应地在外层的内表面上也设有楔形槽，以便在相对的楔形槽上以可锁定的方式设置至少一个楔块。优选的是，楔形槽沿周缘方向平均地间隔并均匀分布；并且将(多个)楔块设置为，当组装时，使得热辊1处于平衡状态，或者至少能够容易地被平衡以便操作。楔块可包括供锁紧或锁定在适当位置的扩展部，或者可将两个斜楔块沿相反方向锁紧从而锁定在适当位置。

根据本发明的实施例，热辊1的外层4被锁定，即利用螺纹联结(未示出)使热辊1的外层4以防止相对于内轴2旋转的方式被紧固。可在外层4和内轴2之间设置螺纹联结，或者可在外层4和轴端3的凸缘部3b之间设置螺纹联结，内轴2的两端被紧固到上述凸缘部。优选的是，除使用上述紧固方法之外还设置螺纹联结。

根据本发明的实施例，热辊1的外层4的至少一端被以防止旋转的方式紧固到热辊1的轴端3的凸缘部3b，内轴2的两端被紧固到上述凸缘部。可利用例如楔形锁紧装置或螺纹联结将该外层紧固到凸缘部3b。

根据本发明的实施例，通过卷边使热辊1的外层4以防止绕内轴2旋转的方式被紧固和锁定。待被卷边的热辊1也可由图1和图2及相关描述来说明。在此情况下，为了成功地安装外层4，必须围绕内轴2提供足够的安装间隙。当内轴的温度约为生产前提条件下的温度，而外层4的内径约为900mm时，可通过将外层加热至约500℃来提供足够的间隙。上述的温度增加因热膨胀而导致约2.2mm的径向间隙，这可被认为是足够的。当外层冷却下来时，该外层收缩并通过卷边(即借助收缩联结/收缩配合)形成联结。可将卷边联结用作唯一的紧固方法，将外层4以防止相对于内轴2旋转的方式进行紧固和锁定，或者除卷边联结之外还可使用上述的紧固方法。如果将卷边联结用作唯一的紧固方法，由于外层的内表面可形成为均匀的圆柱表面，外层4上的机加工作业量就被有利地限制到了最小。

根据本发明的实施例，热辊1的外层4的壁厚约为5mm到60mm，优选为15mm到30mm。

当热辊1的外层4的壁厚约为20mm时，可以在某些过程中有利地用水作为传热剂，这样能够节约成本。

根据本发明的热辊优选为下述至少之一：多辊压光机的热辊、软性压光机的热辊、长压区压光机的热辊、靴式压光机的热辊、带式压光机的热辊、金属带式压光机的热辊、干燥区段的干燥缸或冷却缸、纤维幅材机的挤压单元的热辊和/或纤维幅材机的涂布区段的热辊。

热辊1几乎能够达到300度的表面温度。根据本发明，热辊1可通过改良老式热辊，尤其是它们的本体来实现。也能通过以新的外层4更换磨损的外层来进行辊的维护，因而使热辊1的内轴2可如此重新使用，或者在内轴2的表面2a上形成具有不同轮廓的传热剂流道5。

下面披露的热辊1的应用除了收缩联结之外，还包括通过钎焊使外层4紧固到内轴2，这种应用可与上述的一些热辊实施例组合来实现，并且下面提出的热辊的应用也可实现，例如在内轴2和外层4的界面处不形成流道5。因此，这种热辊的流道也可以是例如位于内轴材料内的周缘孔，或者被封闭在内轴材料内的流道。

根据优选实施例，优选由球墨铸铁制成的内轴2承载施加到热辊1上的机械载荷，而不经受任何显著的热应变。相比之下，用作外层4的钢壳体承受较大部分的热应变，并能拥有平滑且耐磨的表面。构成热辊1的外层4的钢壳体被设计为绕内轴2通过收缩联结进行组装。

外层4和内轴2之间的收缩联结的强度优选通过设置薄的钎焊材料来提高；该薄的钎焊材料例如为金属线或薄膜，优选为银线，优选在组装阶段(即在联结阶段)处于内轴2的联结表面上(或处于外层4的联结表面上，或处于上述的两个表面上)，该薄的钎焊材料的熔解温度比运转期间热辊的温度高。在完成收缩联结之后，升高热辊的温度以便熔解钎焊材料，由此在联结区域中形成与联结表面相连的由钎焊材料构成的钎焊缝。因为钎焊缝的表面积大，联结的强度要求低，所以钎焊缝的强度足够。钎焊缝可简单且迅速地实现。

与外层仅设有摩擦联结的热辊相比，上述的热辊(其以钎焊联结来加强外层4的收缩联结)的优点是消除了由负载引起的微小滑动。这种微小滑动可造成表面磨损和更高程度的有害的微动疲劳(fretting fatigue)。微动疲劳或者摩擦疲劳是被压在一起的两个物件的接触表面上的晶核破裂的现象。对于晶核破裂而言，常常需要两个上述表面之间发生低幅振荡滑动。在收缩联结被内轴和外层之间的钎焊加强的情况下，消除了层间的振荡滑动。

以上参照附图以例举方式描述了本发明。然而，本发明不局限于图中所示的内容；相反，本发明的各种实施例可在所附权利要求限定的发明构想的范围内进行变化。

Claims (22)

1.一种纤维幅材机的被加热和/或冷却的辊，即热辊(1)，包括：用于承载载荷的圆柱形的内轴(2)，围绕所述内轴的金属外层(4)，以及用于传热剂的流道(5)；所述流道(5)是与所述内轴和所述外层之间的界面相关联地被设置的，而所述热辊(1)是通过将所述内轴(2)与所述外层(4)组装而制成的；并且所述热辊的所述流道(5)由在所述内轴与所述外层被组装之前，在所述内轴(2)的外表面(2a)和/或所述外层(4)的内表面上形成的流槽(5)构成，其特征在于，所述外层(4)以封闭形式被紧固到所述内轴(2)。

2.如权利要求1所述的热辊，其特征在于，所述外层(4)是借助螺纹被紧固到所述内轴(2)的，所述螺纹包括：位于所述内轴(2)的所述外表面(2a)上的外螺纹和位于所述外层的所述内表面上的内螺纹(7b)。

3.如权利要求1或2所述的热辊，其特征在于，至少一个流道(5)被设置成起到部分的所述螺纹(7、7a、7b)的作用。

4.如权利要求1所述的热辊，其特征在于，所述外层(4)是借助齿廓(8)被紧固到所述内轴(2)的，所述齿廓(8)包括：位于所述内轴(2)上的外齿(8a)和位于所述外层上的内齿(8b)。

5.如权利要求4所述的热辊，其特征在于，至少一个流道(5)被设置成起到部分的所述齿廓(8、8a、8b)的作用。

6.如权利要求1至5任一项所述的热辊，其特征在于，所述热辊包括轴端(3)，所述内轴(2)的两端被紧固到所述轴端(3)，所述轴端包括凸缘部(3b)，所述外层(4)以防止旋转的方式被紧固到所述凸缘部(3b)。

7.如权利要求1至6任一项所述的热辊，其特征在于，所述外层(4)是借助螺纹联结，以防止相对于所述内轴(2)旋转的方式被紧固的。

8.如权利要求1至7任一项所述的热辊，其特征在于，所述外层(4)是借助收缩配合/收缩联结，绕所述内轴(2)被紧固的。

9.如权利要求1至8任一项所述的热辊，其特征在于，所述内轴是球墨铸铁的。

10.如权利要求1至9任一项所述的热辊，其特征在于，所述外层是钢的，并可选地包括在所述外层周围的涂层。

11.如权利要求1至10任一项所述的热辊，其特征在于，所述热辊被设置为具有至少500HV的表面硬度。

12.如权利要求1至11任一项所述的热辊，其特征在于，所述外层(4)的材料为结构钢。

13.如权利要求1至12任一项所述的热辊，其特征在于，所述外层(4)的材料为具有高导热率的低合金钢。

14.如权利要求12或13所述的热辊，其特征在于，所述外层(4)是用例如火焰、激光或感应硬化方法被硬化的。

15.如权利要求14所述的热辊，其特征在于，所述外层(4)是用例如喷涂或激光镀膜法被硬化的，并被硬涂覆到大于500HV的硬度。

16.如权利要求1至8任一项所述的热辊，其特征在于，所述外层(4)的材料为马氏体不锈钢，由此所述外层的表面硬度大于550HV。

17.如权利要求1至16任一项所述的热辊，其特征在于，所述内轴(2)的材料为球墨铸铁，优选为球墨铸铁GRP500。

18.如权利要求1至17任一项所述的热辊，其特征在于，所述外层(4)的壁厚约为5mm到60mm，优选为15mm到30mm。

19.如权利要求1至18任一项所述的热辊，其特征在于，所述内轴(2)为管状的。

20.如权利要求1至19任一项所述的热辊，其特征在于，所述外层(4)是借助收缩联结和钎焊缝，绕所述内轴(2)被紧固的，使得钎焊材料被设置在所述外层(4)与所述内轴(2)之间。

21.如权利要求20所述的热辊，其特征在于，所述钎焊材料包括熔解温度比运转期间所述热辊(1)的温度更高的金属材料，并且所述钎焊材料在钎焊之前呈细线或薄膜的形式。

22.如权利要求20或21所述的热辊，其特征在于，所述钎焊材料包括银或银合金。

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