CN103241576B - 用于薄膜的导辊 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种导辊(2)，包括：外壳(3)，所述外壳(3)包括第一端部和与所述第一端部相对的第二端部；分别安装在所述外壳(3)的第一端部和第二端部上的第一端部元件和第二端部元件(6)；分别安装在第一端部元件(6)和第二端部元件(6)上的第一支承轴(5)和第二支承轴(5)。所述导辊(2)还包括多个纵向的加强型材(7)，其中，每个加强型材(7)分别固定至第一端部元件(6)和第二端部元件(6)，所述加强型材(7)围绕第一端部元件(6)和第二端部元件(6)的圆周分布，并且形成了用于所述外壳(3)的支架。

Description

用于薄膜的导辊

技术领域

本发明涉及一种用于薄膜、尤其是采用合成材料的薄膜的导辊。

背景技术

在处于熔融状态的材料(聚丙烯、聚酯、聚酰胺，PVC等等)被沉积在鼓式涂铸机上并且通过液体循环冷却(从而减缓薄膜的晶化并允许其随后的拉伸)之后，通过挤塑板获得采用合成材料的薄膜、尤其是双向拉伸薄膜。

在过了鼓式涂铸机的步骤之后，挤塑板于是进入纵向拉伸机，其中，所述纵向拉伸机装配了用于加热板至拉伸温度的预热辊和一组压延辊，所述压延辊被以不同速度驱动并用于纵向拉伸薄膜。纵向拉伸机通常还包括热稳定单元，所述热稳定单元具有一系列的辊子，所述辊子的功能在于：在薄膜被横切拉伸前确保该薄膜的热松弛性和稳定性。

由此沿纵向被拉伸的薄膜接下来进入横切拉伸机，所述横切拉伸机包括两组夹子，这两则夹子分别在薄膜的两侧上将薄膜夹住，其中，这两组夹子安装在链条上，所述链条的间隔逐渐增加直到达到所需的宽度。

在这种拉伸操作完成之后，利用适当的设备打开夹子并允许由此形成的薄膜在一组辊子冷却之后向卷绕设备转移，其中，薄膜在所述卷绕设备处围绕存储卷轴缠绕。

为了获得非常宽(数量例如为8至10米)的采用合成材料的薄膜，有必要使用不同的辊子来驱动和引导薄膜直到卷绕设备具有与待生产的薄膜的宽度相等的长度。

第一种用于制造此种长度的辊子的方法特别地包括无缝管(尤其通过离心钢水而获得)的钢制品制造，此无缝管的长度比待生产的辊子的长度稍长。

显然，在世界范围内，极少的炼钢厂适于生产此种管，这使得根据 第一种方法制造辊子的成本很高。

第二种用于生产非常长的辊子的方法包括弯折具有适当长度的平面金属板并且将此金属板的两个相对的边缘焊接在一起。为此，必须找到与待生产的辊子的长度相等的(例如数量为8至10米)的冷弯机。所述冷弯机显然非常昂贵和稀有，这同样使得根据第二种方法制造辊子变成一件昂贵的操作。

第三种用于生产非常长的长度的辊子的方法包括形成几个相同长度(例如数量为3米)的圆柱状段，并且将这些圆柱状段(例如三个圆柱状段)端对端的焊接。

尽管该第三种方法减少了非常长的辊子的制造成本，但是在所获得的辊子的可靠性方面并不令人满意。所述辊子，不考虑其直径和厚度，实际上在其自身的重量作用下会出现挠度。就是这些挠度，当辊子被驱动旋转时，必然会导致在将不同的圆柱段接合在一起的焊接线处出现交变应力，并且很快就会转化为焊缝开裂。所述开裂可能是巨大危害的，这种巨大危害特别地来源于对操作者的伤害和对附近的机器的损害。

此外，使用上述方法制得的辊子必须具有明显的壁厚，其数量在10至12mm以确保获得满意的机械强度。所述辊子因此具有明显的重量，而此种重量通常分布不均匀，导致每个辊子出现明显的不平衡。

为了消除这些不平衡，每个辊子受到：

对齐步骤，以消除由辊子的母线不平直而造成的不平衡；

辊子的内表面和外表面的机械加工步骤，以消除由辊子的壁厚的差异而造成的不平衡；以及

平衡步骤，以在辊子的中间和两端附接配重块。

为了实施这些对齐、机械加工以及平衡步骤，需要复杂、昂贵的机器和工具，这进一步地增加了辊子的制造成本。

以上所述的不同的方法能够制造不设有任何的内部冷却设备的导辊或背辊。其他的、具有相同长度的辊子被称作冷却辊子并具有冷却设备。

公知的冷却辊子包括内壳、用于导热流体循环的通道、以及外壳，其中，所述内壳能够使用先前所述的生产方法制造，所述循环通道安装在内壳的外表面上并延伸出螺旋的样式，所述外壳围绕循环通道压配合。 通常在将外壳加热至大约600摄氏度后进行外壳的压配合。

因此，大尺寸的冷却辊子的制造相比于之前所述的辊子制造非常的复杂和昂贵。

此外，由于循环通道的螺旋安装，在这些通道中循环的导热流体易产生不平衡，这种不平衡会引发冷却辊子发生振动。

也就是说，为了确保获得满意的所述冷却辊子的机械强度，外壳和内壳必须具有明显的壁厚，而这会导致发生相当大程度的不平衡，这种不平衡会引发与上述没有任何内部冷却设备的辊子存在的问题相同的问题。

发明内容

本发明旨在克服这些缺点。

本发明的根本技术问题因此为提供一种可靠、轻量、并且结构经济的导辊。

出于这个目的，本发明涉及一种用于薄膜(例如采用合成材料)的导辊，包括：

外壳，所述外壳包括第一端部和与所述第一端部相对的第二端部；

分别安装在外壳的第一端部和第二端部上的第一端部元件和第二端部元件；

分别安装在第一端部元件和第二端部元件上的第一支承轴和第二支承轴，

其特征在于，所述导辊还包括连接第一端部元件和第二端部元件的多个纵向的加强型材，其中，每个加强型材分别固定在第一端部元件和第二端部元件上，所述加强型材分布在第一端部元件和第二端部元件的圆周上，并且形成了用于所述外壳的支架。

基于纵向加强型材的导辊的形成尤其确保了导辊的高机械强度并赋予了后者几何结构的稳定性。

由此，外壳不再必须为导辊的刚性助力。因此，从今以后能够使用窄厚度(例如数量为3mm)的外壳，这使得能够大大减轻导辊的重量，并因此获得在导辊自身的重量作用下产生的挠度的主要限制。

导辊的所述结构因此允许使用由多个焊接的圆柱状段制成的外壳，而没有焊缝开裂的风险，因为辊的内结构的较大刚性基本消除了在所述焊缝上的所有应力。此种生成的导辊是可靠的、轻量的并易于制造的。

此外，导辊的所述结构确保了辊的方便平衡，因为配重块能够根据用于被驱动高速旋转的每个辊的需要，不仅方便地附接至辊的端部，还可方便地附接至辊的中间。

并且，当导辊为冷却辊时，当使用窄厚度的外壳，能够方便地获得在辊内循环的导热流体和由辊驱动的薄膜之间的改善的热传导。这种在热传导方面的改善允许使用少量的导热流体，甚至如下所述的，不是通过液态水的循环而是通过一团雾化水来确保冷却功能。

根据本发明的一实施例，导辊为驱动辊，即，第一支承轴和第二支承轴中的至少一个用于与诸如驱动电机的驱动装置关联。

导辊优选地包括至少四个加强型材并且例如多至36个加强型材。每个加强型材优选地基本平行于导辊的轴线延伸。每个加强型材例如具有与外壳的长度基本相等的长度。优选地，加强型材围绕第一端部元件和第二端部元件的圆周按固定间隔分布。

优选地，第一端部元件和第二端部元件中的每一个具有圆柱形的外部面，所述加强型材固定在所述圆柱形的外部面上。

根据本发明一实施例，每个加强型材是平坦的并且相对于导辊基本径向延伸。根据本发明的其他实施例，每个加强型材可具有L形或U形截面。

根据本发明一实施例，导辊包括至少一个加强构件，此加强构件优选地为环形，布置在第一端部元件和第二端部元件之间，并且加强型材安装在加强构件上。通过这些布置，能够增强导辊的刚性，并且不会显著增加导辊的重量，同时还增加了导辊的抗扭强度，所述扭力尤其在辊被驱动以高速旋转或迅速减慢(例如紧急制动)时产生。

优选地，导辊包括多个彼此轴向间隔设置的加强构件。

有利地，所述或每个加强构件具有外部圆形截面。

根据本发明一实施例，至少一个加强构件包括多个槽口，在每个槽口中接合有加强型材的其中之一。每个槽口有利地通向外部，并且优选 地具有至少与加强型材的宽度相应的深度。

有利地，外壳包括多个管状部分，所述多个管状部分轴向对齐并且围绕加强型材安装，从而每个管状部分的内壁与加强型材配合。外壳例如包括两个、三个或四个管状部分。

每个管状部分例如可通过弯折的金属板的相对的边缘焊接在一起而形成。

优选地，每个管状部分具有基本圆形的外截面。

根据本发明一实施例，管状部分被基本端对端地布置。

根据本发明一实施例，每个管状部分的至少一个端部被固定至加强构件。如果外壳包括至少三个管状部分以及至少两个加强构件，两端的管状部分有利地具有固定在第一端部元件和第二端部元件之一上的一端和固定在加强构件之一上的一端，同时，布置在两端的管状部分之间的每个管状部分的端部分别固定在相应的加强构件上。

有利地，至少一个加强构件包括第一环形凹槽和与第一环形凹槽相对的第二环形凹槽，所述第一环形凹槽设置成容纳第一管状部分的端部，所述第二环形凹槽设置成容纳第二管状部分的端部。优选地，至少一个加强构件具有布置在第一凹槽和第二凹槽之间的中间部分，中间部分界定了外部面并且基本沿着第一管状部分和第二管状部分的外部面的延续部延伸。优选地，至少一个加强构件的中间部分部分地界定了外壳。

根据本发明一实施例，至少一个加强构件的中间部分包括钻孔和栓，所述钻孔通向导辊的外侧，所述栓设置成塞住钻孔。当形成了外壳的管状部分已经设置就位，这些布置为辊的最终的平衡做好准备，不管在管状部分焊接之前辊的内结构是否平衡，势必为转化为轻微不平衡的定位必须被弥补。

根据本发明一变型，外壳可由具有适当长度的单一金属板形成，该金属板弯折并且相对的边缘被焊接在一起。根据另一变型，外壳可由具有适当长度的无缝管形成。

根据本发明一实施例，第一支承轴和第二支承轴中的每一个包括安装部和支承部，其中，所述安装部安装在相应的端部元件内，所述支承部伸出相应的端部元件之外。

优选地，第一端部元件和第二端部元件基本与导辊的轴线同轴地延伸。

根据本发明一实施例，第一端部元件和第二端部元件中的每一个具有管状形状，并且延伸了所述导辊的部分长度。

第一端部元件和第二端部元件中的每一个优选地具有恒定的外径。第一端部元件和第二端部元件中的每一个例如具有500至1000mm的长度。

根据本发明一变型，第一端部元件和第二端部元件中的每一个可为盘形。

有利地，第一端部元件和第二端部元件中的每一个具有圆形外截面。

第一支承轴和第二支承轴有利地与导辊的轴线基本同轴地延伸。

根据本发明一实施例，导辊包括第一端板和第二端板，所述第一端板和第二端板横切于导辊的轴线延伸，第一支承轴和第二支承轴分别伸出于第一端板和第二端板。第一端板和第二端板优选地分别固定至外壳的第一端和第二端。

根据本发明一实施例，导辊包括内容腔，其中，第一支承轴和第二支承轴中的每一个包括流道，所述流道设置成将内容腔与所述导辊的外部连通。

优选地，第一支承轴包括喷雾嘴。

本发明还涉及一种冷却组件，其特征在于，包括根据本发明的导辊、供给装置、以及排出装置；其中，所述供给装置连接至第一支承轴的流道，并且被设置成为内容腔提供导热流体，所述排出装置连接至第二支承轴的流道，并且被设置成将容纳在内容腔中的导热流体排出到导辊之外。

优选地，排出装置包括诸如风扇的抽吸装置，此种抽吸装置设置成将容纳在内容腔中的导热流体抽出到导辊之外。有利地，抽吸装置被设置成在内容腔中产生压降。

供给装置优选地将水送入内容腔，并且更特别地，将一团雾化水送入内容腔。

附图说明

借助于参照示出了导辊的多个实施例的非限制性示例的附图给出的以下描述，本发明将得到更好的理解。

图1为根据本发明第一实施例的导辊的立体图。

图2至4为图1中的导辊处于不同制造步骤时的立体图。

图5为图2中的立体图的放大的细节示意图。

图6为图3中的立体图的放大的细节示意图。

图7为图2中的立体图的放大的细节示意图。

图8为图3中的导辊的局部侧视的放大的细节示意图。

图9为根据本发明第二实施例的导辊的局部立体图。

图10为根据本发明第三实施例的导辊的局部立体图。

图11为根据本发明第四实施例的导辊的局部剖视图。

图12为根据本发明实施例的冷却组件的立体图。

具体实施方式

图1至8示出了用于采用合成材料的薄膜的导辊2。所述导辊2特别地用于集成在采用合成材料的薄膜(尤其是双向拉伸薄膜)的生产线中。

如图1所示，导辊2包括圆柱状外壳3以及横切于导辊的轴线延伸的两个端板4，这两个端板4分别固定至外壳3的两端。

导辊2进一步包括两个支承轴5，这两个支承轴5与导辊的轴线同轴延伸，并且分别伸出于端板4。

如图2和5中所示，导辊2还包括安装在外壳3内的两个管状的端部元件6，所述两个管状的端部元件6分别布置在外壳3的两端。这两个端部元件6与导辊的轴线基本同轴延伸，并且延伸了导辊的部分长度。每个端部元件6例如具有500到1000mm的长度。每个端部元件6优选地具有圆形的外截面和恒定的外径。

每个支承轴5安装在端部元件6的其中之一上。每个支承轴5更特别地包括安装部5a和支承部5b，其中，安装部5a安装在相应的端部元件6内，并且支承部5b伸出相应的端部元件6之外。为了确保每个支承轴5和各自的端部元件6之间的固定连接，每个支承轴5的安装部5a具有的外径稍大于相应的端部元件6的内径。支承轴5和相应的端部元件6 的组装包括第一步骤和第二步骤，所述第一步骤包含加热端部元件6至高温从而其膨胀并且内径增加，所述第二步骤包含在端部元件6冷却之前，端部元件6围绕各自的支承轴5的安装部5a的压配合。这种组装可选地包括附加步骤以将支承轴5焊接在相应的端部元件6上。

导辊2进一步包括多个纵向的加强型材7，所述加强型材7基本平行于导辊2的轴线延伸并且具有与外壳3的长度基本相应的长度。加强型材7优选地采用金属材料，并且例如采用钢形成。加强型材7有利地具有1至5mm的厚度。

每个加强型材7的端部优选地通过焊接固定至两个相应的端部元件6。加强型材7围绕两个端部元件6的圆周均匀地分布并且形成了外壳3的轻量的刚性支架。导辊2优选地包括至少四个加强型材7，并且例如多至36个加强型材7。根据图中所示的实施例，导辊2包括12个加强型材7。

根据图5-7中所示的实施例，每个加强型材7是平坦的，并且相对于导辊2的轴线径向延伸。

但是，根据在图9和10中所示的另外的两个实施例，每个加强型材7还可具有L形或U形截面。根据所述的两个实施例，每个加强型材7有利地具有平坦的、纵向的固定部7a，所述固定部7a固定至两个端部元件6。

导辊2还包括多个环形的加强构件8，加强型材7安装在所述加强构件8上。所述加强构件8布置在两个端部元件6之间，并且彼此轴向间隔设置。加强构件8优选地彼此之间以固定间隔设置。每个加强构件8有利地为盘形。

根据图2和7中所示的实施例，每个加强构件8有利地包括多个槽口9，在每一个槽口9中接合加强型材7的其中之一。槽口9朝外侧径向开放，并且具有与加强型材7的宽度基本对应的深度。

根据一个实施例(未图示)，每个加强构件8不具有任何槽口并且有利地具有圆柱形外部面，加强型材7优选地通过焊接固定在圆柱形的外部面上，更特别地，每个加强构件8具有加强型材7的固定部7a(当这些加强型材7具有U形或L形截面)。

如图3和4中所示，外壳3由多个管状部分10形成，所述管状部分10轴向对齐并围绕加强型材7安装，从而每个管状部分10的内壁与加强型材7配合。外壳3例如由四个基本端对端布置的管状部分10形成。每个管状部分10有利地由具有适当长度的平面金属板形成，该平面金属板弯折以具有焊接在一起的两个彼此对着的边缘。每个管状部分10可例如由不锈钢或碳钢制成。

管状部分10基本与导辊2的轴线同轴地延伸，并且具有圆形的外截面。每个管状部分10有利地具有基本恒定的内径和外径。

布置在外壳3两端的两个管状部分10有利地具有第一端部和第二端部，所述第一端部固定在端部元件6的其中之一上，并且第二端部固定在加强构件8的其中之一上。布置在外壳3中间的两个管状部分10的端部分别固定至相应的加强构件8。管状部分10的端部在相应的加强构件8上的固定优选地通过焊接来获得。

根据图11中所示的实施例的一种变型，每个加强构件8包括第一环形凹槽8a和第二环形凹槽8b，所述第一环形凹槽8a设置成容纳邻近的管状部分10的端部，所述第二环形凹槽8b与第一环形凹槽8a相对，设置成容纳邻近的管状部分10的端部。每个加强构件8具有布置在第一凹槽8a和第二凹槽8b之间的中间部分8c。中间部分8c界定了圆柱形的外部面，所述圆柱形的外部面基本沿着相邻的管状部分10的外部面的延续部延伸。因此，每个加强构件8的中间部分8c部分地界定了外壳3。

每个加强构件8的中间部分8C可有利地包括钻孔11和栓12，所述钻孔11通向导辊2的外侧，所述栓12设置成塞住钻孔11。通过这些布置，可以在加强构件8的内部机械加工从而减少其重量用于平衡导辊2(如果必要的话)。栓12例如可包括设置成与布置在加强构件8上的内螺纹配合的螺纹。

不同的管状部分10、加强型材7、加强构件8、以及端部元件6界定了适于导热流体循环的内容腔13。有利地，当导辊2为冷却辊时，每个支承轴5包括轴向流道14，该轴向流道14首先通向内部容腔13中，并且其次通向相应的支承部5b的自由端。

图12示出了冷却组件15，冷却组件15包括根据本发明的导辊2、 供给装置16以及排出装置17，其中，所述供给装置16连接至其中一个支承轴5的流道14并且设置成向内容腔13提供导热流体，所述排出装置17连接至另一支承轴的流道14并且设置成将容纳在内容腔中的导热流体排出到导辊2之外。

供给装置16优选地设置成为内容腔13提供水，并且特别地为一团雾化水。根据一种实施例(未图示)，连接至供给装置16的支承轴5包括喷雾嘴。

加入内容腔13中的水雾用于在导辊的旋转产生的离心力作用下，沿着外壳3的内壁、特别是管状部分10的内壁循环，这允许外壳3保持在低温，并因此允许与外壳相关的薄膜的冷却。

优选地，排出装置17包括抽吸装置，此种抽吸装置例如为设置成将容纳在内容腔13中的水雾朝导辊之外抽出的风扇。有利地，抽吸装置被设置成在内容腔中产生压降。所述压降促使容纳在内容腔13中的水雾化，并且因此改善水和壳之间的热传导，但是也降低了水的雾化温度，并因此降低了外壳的温度。

显然，本发明并不限于以上作为示例描述的导辊的特定实施例，相反其涵盖了该实施例的所有变型。

Claims (11)

1.一种用于薄膜的导辊(2)，包括：

外壳(3)，所述外壳(3)包括第一端部和与所述第一端部相对的第二端部；

分别安装在所述外壳(3)的第一端部和第二端部上的第一端部元件和第二端部元件；

分别安装在第一端部元件和第二端部元件上的第一支承轴和第二支承轴，

其特征在于，所述导辊(2)还包括连接第一端部元件和第二端部元件的多个纵向的加强型材(7)，其中，每个加强型材(7)分别固定至第一端部元件和第二端部元件，所述加强型材(7)围绕第一端部元件和第二端部元件的圆周分布，并且形成了用于所述外壳(3)的支架。

2.根据权利要求1所述的导辊，其特征在于，所述导辊包括布置在第一端部元件和第二端部元件之间的至少一个加强构件(8)，所述加强型材(7)安装在所述至少一个加强构件(8)上。

3.根据权利要求2所述的导辊，其特征在于，至少一个加强构件(8)包括多个槽口，在每个槽口中接合有所述加强型材(7)的其中之一。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的导辊，其特征在于，所述外壳(3)包括多个管状部分(10)，所述多个管状部分(10)轴向对齐并围绕所述加强型材(7)安装，从而每个管状部分(10)的内壁与所述加强型材(7)配合。

5.根据权利要求4所述的导辊，其特征在于，每个管状部分(10)的至少一个端部被固定至加强构件(8)。

6.根据权利要求4所述的导辊，其特征在于，至少一个加强构件(8)包括第一环形凹槽(8a)和与所述第一环形凹槽(8a)相对的第二环形凹槽(8b)，其中，所述第一环形凹槽(8a)设置成容纳第一管状部分(10)的端部，所述第二环形凹槽(8b)设置成容纳第二管状部分(10)的端部。

7.根据权利要求1至3中的任一项所述的导辊，其特征在于，第一端部元件和第二端部元件中的每一个具有管状形状，并且延伸了所述导辊(2)的部分长度。

8.根据权利要求1至3中的任一项所述的导辊，其特征在于，第一支承轴和第二支承轴中的每一个包括安装部(5a)和支承部(5b)，其中，所述安装部(5a)安装在相应的端部元件内，所述支承部(5b)伸出相应的端部元件之外。

9.根据权利要求1至3中的任一项所述的导辊，其特征在于，所述导辊包括横切所述导辊的轴线延伸的第一端板和第二端板，第一支承轴和第二支承轴分别伸出于第一端板和第二端板。

10.根据权利要求1至3中的任一项所述的导辊，其特征在于，所述导辊包括内容腔(13)，并且第一支承轴和第二支承轴均包括流道(14)，所述流道(14)设置成将所述内容腔(13)与所述导辊(2)的外部连通。

11.一种冷却组件，其特征在于，所述冷却组件包括根据权利要求10所述的导辊(2)、供给装置(16)以及排出装置(17)；其中，所述供给装置(16)连接至所述第一支承轴的流道(14)，并且被设置成为所述内容腔(13)提供导热流体，所述排出装置(17)连接至所述第二支承轴的流道(14)，并且被设置成将容纳在所述内容腔(13)中的导热流体排出到导辊(2)之外。