CN1042881A - 纸幅卷取方法及设备 - Google Patents

Abstract

本文涉及纸幅卷绕取方法与装置。其中纸卷是卷绕在卷纸辊(20)和/或支承在支承辊或支承带上形成的。采用了一个卷纸缸(10)，它与生产出的纸卷形成一个卷纸压区(N)。绕卷纸缸的中心轴(11)旋转的缸罩(12)的挠曲，可用液压装置等加载装置调节。通过这种调节，可以控制卷纸压区的线负载在轴向上分布均匀。

Description

本发明涉及一种在卷纸机中的纸幅卷取方法，其中，纸卷是卷绕在一个卷纸缸和/或支承在支承辊或支承带上形成的;它使用了一个卷纸缸，卷纸缸与生产出的纸卷形成一个卷取压区。

本发明还涉及一种实施本发明的纸幅或其类似物品的卷取方法的纸幅卷取装置，其中包括有一个或若干个卷纸缸，与卷取装置的机架结构共同安装，卷纸缸上装有该机架结构的支承件，卷纸缸支承卷纸辊，生产出的纸卷，利用支承件和/或纸卷与卷纸缸之间形成的驱动压区卷绕在卷纸辊上。

通常使用一种波普（Pope）型卷纸机，卷取来自造纸机、涂敷机、超级压光机或印刷机等等的纸幅。纸幅卷在一个辊上，将形成中的纸卷压靠在波普卷纸机卷纸缸上，纸幅在卷纸缸的某一部分上绕过，卷纸缸旋转时的圆周速度相当于要求的纸幅速度。纸卷卷完之前，可将一个已加速到运转速度的空卷纸辊与波普缸实现压区接触，使其也达到完全一致的圆周速度。一旦纸卷达到要求的直径，便将其与波普缸分离。于是其转速开始减低，导致新的卷辊与完成纸卷之间形成一个纸幅圈。将该纸幅圈用压缩空气流等引导，使之卷绕在新卷纸辊上，然后从完成的纸卷上撕断，或者一般也用空气流将纸幅吹断。

关于与本发明有关的先有技术，作为实例请参看申请人的芬兰专利申请第71，107;73，944;74，446及75，788号等。

在造纸机及类似机械的波普型卷纸机中，尤其在最高速度时，以及在卷取轻量涂层及超级压光质量的纸时，在纸卷的最内层中形成皱纹，使纸卷最内层破裂是一个问题。破裂卷纸部分可达到2-3%，造成纸厂的相当大的经济损失。据信形成纸卷最内部所谓“bug”的皱纹，主要原因是纸卷最内部发生硬度（密度）变化。造成硬度变化主要是因为纸卷及波普缸之间的线负载不能控制，还因为卷取的纸幅的张紧度变化，下面将详尽说明。

造纸机的波普型卷纸机生产出的纸卷的硬度分布，主要受两个因素的影响。第一个因素是卷纸缸与纸卷之间的线负载，第二个因素是卷纸时纸幅的张紧度，即例如，在压光机和卷纸机之间存在速度差异。在本发明中，开始时是打算控制卷纸压区中的上述线负载，以消除上述缺点。纸卷硬度分布指的是纸卷密度的径向变化。硬度的有缺陷的分布，或者包括有部分中断的硬度分布，造成纸幅处理的后道工序中的困难（停顿），在最坏的情况下，在纸卷底部附近形成裂口及折叠。申请人认为使用本发明可消除，或至少部分消除这些缺点。

先有技术中的卷纸机的一个缺点，是纸张在卷纸缸表面上打滑，该打滑取决于纸张在卷纸缸区域中的张紧度，以及其与卷纸缸表面接触时造成的表面压力。影响打滑的另一因素是主卷纸叉及副卷纸叉在靠在卷纸缸上的继续增大的纸卷上的线负载。并且打滑的产生受被卷取纸张和卷纸缸表面性质的影响，即，受该两表面间的摩擦系数的影响，也受纸张含水量的影响。

纸张张紧度的增高会减小打滑的倾向，因为纸张贴靠卷纸缸的表面压力增高，并且摩擦力增高。但是纸张的抗拉强度，设定了张紧度增高造成断烈次数增多的上限。

卷取中的纸卷和卷纸缸之间的线负载，由于开始时在主卷纸叉高位上卷纸，在后一阶段中在副叉上卷纸，故难保持其有足够大和均匀水平。主叉带动纸卷向下与卷纸辊表面倾斜接触，使纸卷开始从卷纸缸的圆周接受旋转动力。当纸卷增大并且主叉被逐渐下放到低位时，纸卷与卷纸缸之间的负载均匀而急速下降，取决于卷大纸卷的位置相对于卷纸缸变化时重力引起的分力的减小。

控制该线负载的困难之处在于增大中的纸卷从主叉向副叉转移的阶段。实际上，该阶段中的线负载有很大变化，这变化又使纸可在卷纸缸的表面上瞬时打滑。这造成了在卷纸的初始阶段中有时会产生如上所述的纸的折皱。

纸卷从主叉向副叉转动时也可能造成纸张的张紧度变化，这可能是表面压力变化时纸张打滑及起皱的原因之一。

在先有技术中，避免上述打滑及其后果问题的措施，包括调节卷纸缸及最近的前一运转装置之间的速度差，将纸的张紧度尽可能调高。如上所述，这有一个局限因素，即纸幅断裂的可能性和纸张质量降低的可能性增高，因为，举例而言，抗拉强度及伸长率下降。

众所周知，将增大纸卷和卷纸缸之间的线负载增高到最大水平的第二措施，是在支承叉上，尤其是在副叉上施加一个极高的加载力，用以将纸卷压在卷纸缸上。该过程的一个缺点是纸张的质量下降，因为特别是其抗拉强度和伸长率，和采用前面的措施的情况一样降低。在这种情况下，纸卷的最外层也卷得过紧，即纸卷硬度向着外层增高，这也是一个很大的缺点。

本发明的目的是提出一种新颖的卷纸方法和一种新颖的卷纸装置，可避免出现上面讨论的缺点的主要部分。

本发明的一个特殊目的，是提出一种卷纸方法和卷纸装置，用以卷成有较高均匀度的纸卷，以减少破裂纸张的量。

为达到上述及下述目的，本发明的方法主要特征在于：该方法中，绕卷纸缸中心轴旋转的卷纸缸罩的挠曲可调节，通过调节挠曲可控制卷纸压区中的线负载在轴向上的分布。

在另一方面，本发明装置的主要特征在于：一个或多个卷纸缸中设有改变或调节卷纸缸罩的挠曲的装置，上述装置安装在卷纸缸罩内，卷纸时，上述装置可控制上述压区中的线负载的分布。

在本发明中，利用改变或调节卷纸缸罩的挠曲的装置，保持卷纸压区中线负载基本均匀，该装置安装在卷纸缸罩内，用以在不同卷纸阶段，控制卷纸缸罩的挠曲，使卷纸压区中的线负载的分布，根据一定目的保持充分均匀。有需要时，可利用该挠曲调节装置调节卷纸压区中的线负载水平。该线负载水平也可利用动力装置作用在卷纸缸或卷纸辊两轴颈端部上来进行控制。

即使如此，上文和下文对本发明的叙述，主要是参照波普型卷纸机进行的，在这方面应该强调，本发明还适用于本身为已知技术、并设有支承辊或支承带组的各种中心驱动卷纸机中。除与一个卷纸压区有关外，本发明还适用于设有两个或两个以上的卷纸压区的卷纸机。

下文中，将参考附图的示意内容叙述与本发明最接近的先有技术及其缺点，以及本发明的一些有利的实施例。

图1A显示先有技术的波普型卷纸机中的卷纸辊更换时的状态。

图1B显示图1A及图1C中的压区的线负载的分布情况。

图1C为图1A中所示压区的垂直剖视图。

图2A、2B和2C显示卷纸辊转移支承到卷纸机导轨上之后的相当于图1A、1B和1C的先有技术的卷纸状态。

图3A显示本发明方法及装置的相当于图1A和2A的卷纸辊更换状态的卷纸压区。

图3B显示图3A所示压区中的线负载分布情况。

图3C为图3A所示压区的垂直剖视图。

图4A显示本发明卷纸方法及装置在卷纸机中卷纸辊转移支承到导轨上的阶段后，相当于图2B所示的状态。

图4B显示图4A所示卷纸机中线负载的分布情况。

图4C为图4A所示卷纸机和卷纸状态的垂直部视图。

图5A、5B及5C显示本发明卷纸方法和卷纸装置的顺序的三个不同运转阶段。

图6为本发明的另一实施方案中、相当于图4C及5C的卷纸阶段的垂直剖视图。

图7为本发明包括机架部分的卷纸装置的总结构侧视图。

图8显示本发明卷纸装置的另一实施例。

图7所示波普型卷纸机的主要部分，包括有一个卷纸缸10，纸幅W向着绕卷纸缸20卷成的纸卷圆周上转移前，先在卷纸缸10的圆周的一个小部分上通过。卷纸辊20在两个支承轨32上支承并旋转，副叉33由压力缸33a加载，将卷纸辊20压在卷纸缸10上。当纸卷R达到要求的直径时，副叉33还将纸卷R与卷纸缸10分离。

将完成的纸卷R沿支承轨32转移，以作进一步处理，再将空的卷纸辊20P，退回到装在支承轨32上方的储存轨39上。

卷纸辊20更换装置具有导轨34，从卷纸缸10的一侧向上伸展，该导轨的安装，应使其下端可旋转，并且，在每一个该导轨34上，有间隙滑板上下移动，卷纸辊20可在下颚板件35与上颚板件36之间，由其支承部分包围。零件34，35及36构成所谓的主叉。两颚板件的移动这样安排，使液压缸37推动下颚板件35，该下颚板件35通过液压缸38作中间件与上颚板件36连接。于是，液压缸38可仅用于开合颚板件35、36之间的间隙。

更换卷纸辊20时，将下颚板件35升高到辅助轨39端部的高度，上颚板件36升到其高位。同时，用图7未示的动力装置将导轨34旋转到使下颚板件35与辅助轨端之间无间隙的位置。卷纸辊20P可滚入两颚板间的间隙，该间隙因上颚板件36下降而合扰。将下颚板件35降下，使卷纸辊20的圆周处在卷纸缸10的圆周附近，于是使导轨34纸缸10的旋转方向旋转，从而因导轨34的偏心支承，卷纸辊20′与卷纸缸10间的距离进一步减小，直到卷纸辊20′与卷在卷纸缸10上的纸幅W接触，并且其圆周速度达到相当于纸幅W的速度。于是可按上面叙述过的方式，将纸幅W向空卷纸辊上输送，可将新的卷纸辊下降到支承轨上，替换前一卷纸辊。

上面讨论的卷纸装置的结构与动作的本身为已知，本发明书的目的是使本发明及其背景易于被理解。应强调的是，本发明甚至可应用于极为不同的卷纸机上面，其结构与运转可和上面结合图7叙述的大大不同。

本发明除了应用于图7所示的波普型卷纸装置外，还可应用于在下面将更详细叙述的图8中的卷纸装置;或应用于设有支承辊或支承带的相应的中心驱动的卷纸机上面，关于后者的参考文件，有本申请人之芬兰专利申请案第872223;872224;及872225号。

下面将较详细叙述本发明的结构与运转的一个实例。

在图1A及1C中，先有技术的波普型卷纸装置，在两轴颈处以支承力T支承。卷纸缸10′也由其轴颈驱动。图1A及1C中所示卷纸辊20处于卷纸辊的更换状态，其中有一个空卷纸辊20与卷纸缸10′;连接，形成卷纸压区N₁，在该阶段，沿方向W_λ来的纸幅开始在空卷纸辊20上卷绕，形成纸卷的底部R₀。在先有技术中已知，在该阶段，卷纸辊20靠其两轴颈支承，从而几乎完全释放卷纸辊20的重量。因此，卷纸压区N₁中的线负载分布P₁，如图1B所示，从而在压区N₁中部有最大线负载，而压区N₁的两端有最小线负载，甚至其压区N₁可能打开。在这情况下，几乎不能获得线负线的最佳水平及分布K-K。

先有技术的波普型卷纸机，在卷纸辊20被转移到由轨32支承的阶段中，其运转情况如图2A、2B及2C所示，这时卷纸辊20的两端有作用力F₂向波普卷纸缸10′加载。这时线负载的分布如图2B所示，以致卷取压区N₂中的最大线负载处于压区N₂的两端，而最小负载处于中部。在这情况下，线负载的分布P₂也是远未达到最佳水平及分布K-K。

卷纸辊20本身重量约10KN/m，而卷纸的线负载约2-3KN/m。这时，在卷纸辊更换状态下，当空卷纸辊20被放置在波普卷纸缸10上面时，必须由卷纸辊20的两端部释放卷纸辊20的几乎全部重量。由于卷纸辊在其本身重量的作用下的挠度约为0.3-0.5mm，便不可能使线负载的分布均匀。同样，将卷纸辊20放在导轨32上，当其两端上加力2-3KN/m时，尤其在卷纸辊20几乎为空辊时，线负载不能均匀分布，线负载在压区的两端部较高。

在本发明中，讲明使用的波普卷纸缸10为可控中高缸，或形状可调波普缸10。如图3C、5A、5B、5C及4C所示，可控中高缸或形状可调波普缸10具有一个固定中心轴11，可绕其中心轴线旋转。卷纸缸罩12围绕中心轴11旋转，保持中心轴11与缸罩12间有空间13。中心轴11上有多个缸孔14s，其中安放一组加载活塞14，对滑靴加载，滑靴上形成滑动表面15，在缸罩12的内表面上滑动。滑动表面15用将活塞14加载的同一压液润滑。

图3C中概示压力源40，将一个可调压力从该压力源向每缸孔或一组缸孔供给，通过对缸孔14s及滑靴加载，便可在缸罩上施加可调力F_K1…F_KN等（图3A及4A）。

从图3A可见，在更换状态中，卷纸辊由在其两轴颈上施加的向上的力F₁和由加载件14、15产生的力支持，加载件14、15转到卷纸压区N_KV的相对侧。力F_K1…F_KN将波普卷纸缸10挠曲，同时通过其两轴颈16支持波普卷纸缸10，从而压区N_KV中分布有均匀的线负载P_K，该压力示于3B中。图3A和3B所示状态，相应于图1A的先有技术的波普型卷纸机中所示的状态。

如图4A和4C所示，卷纸压区N_Kh被转移到波普卷纸缸10的中间水平面上，同时用特殊的动力装置将波普卷纸缸10的中心轴11旋转，从而将加载件14、15转移到压区N_Kh的平面中。在这阶段中，通过两轴颈上的作用力F₂将卷纸辊压向波普卷纸缸10，将加压介质送入加载件14，15，使波普卷纸缸罩12随着卷纸辊20和卷在卷纸辊上面的纸卷R₁的形状挠曲。于卷纸压区N_Kh中分布有如图4B所示的均匀线负载P_K。

图5A、5B和5C详示上面假设的卷纸阶段，使图5A所示阶段相当于图3C所示阶段，图5C所示阶段相当于图4C所示阶段，图5B显示一中间阶段。在图5A中，纸幅沿箭头W_λ方向到达在卷纸辊20a上形成的纸卷Ra中，同时卷纸压区Na中的线负载已经靠加载件14a、15a调节均匀。如图5B所示，卷纸压区Nb已在卷纸缸10的罩上向下移动，而卷纸缸10的中心轴已被旋转，使加载件14b、15b向压区Nb移动。这些力将加载件14b、15b加载，卷纸辊20b由这些力支持，使压区Nb中分布有均匀的线负载。在图5C所示的状态中，轴11旋转，将加载件14C、15C向卷纸缸10的中间水平平面移动。于是力F₂通过两轴颈对卷纸辊20C加载，将可分别调节的力向各加载件14C、15C传递，使卷纸压区Nc中的线负载均匀分布为P_K。卷纸从图5C所示状态继续进行，达到满纸卷，而同时调节加载件14C、15C的各个压力，并且通过测量纸卷Rc的半径作控制，或通过某些其他测量信号作控制，调节作用在卷纸缸20c的两轴颈上的力F₂，使卷纸压区Nc在全部时间中分布有相当均匀的线负载P_K。此外，考虑到纸卷的成形、硬度和硬度分布，将压区Nc中的线负载调节到最佳水平是有利的。

在本发明中，最适宜使用一种可控中高波普缸10，其缸罩12的两端支承在中心轴11的两轴颈端上。

图6显示本发明的一种变化形式，其中使用的一种特殊的可控波普中高辊10，有一个固定中心轴11，轴上面支承着一个卷纸缸罩12的两端，可在其上旋转。在中心轴11与缸罩12之间的空间13中，用轴向密封棱17及18隔离出一个加压空间19，将压力可调节的加压介质0引入该空间，与密封棱17及18构成的加压空间19相对的外空间20，是一个中空空间，没有填充加压介质。这样便形成一个浮动的可控中高辊结构，可在上述卷纸的各个阶段，取得压区压力的十分均匀的分布P_K。图6所示的卷纸阶段相当于图4C和5C所示的阶段，当将卷纸辊20通过其两轴颈支承在导轨32上时，纸卷R围绕卷纸辊20卷大。

图6显示可应用本发明的另一种卷纸装置。根据图8，卷纸装置包括一个机架结构41，在其垂直部42及水平部43上固定有支架23，用以支承卷纸辊20。纸卷R的形成，自始至终可在支架23的支承下进行，而卷纸辊20在其位置上固定。卷纸装置包括一个卷纸缸10，其结构为上述的可变化中高缸或可控中高缸结构。卷纸缸10或卷纸辊20被驱动。纸幅W沿方向W_λ到达卷纸装置，围绕卷纸缸10的缸罩12约四分之一圈，进入卷纸压区N_K，其线负载可以按照本发明来调节。卷纸缸10靠其两轴颈24安装在垂直臂23上，该臂23的下端，用水平轴22a与机架结构41连接。垂直臂22的上端由液压缸25作用，液压缸的活塞26与卷纸缸10的两轴颈24连接。液压缸25的下端，通过水平关节轴27和机架结构41连接。利用液压缸25，在卷纸压区N_K中可产生适当水平的线负载。除卷纸压区N_K中有线负载分布外，该压区中的线负载水平还可用液压加载件14、15进行调节。

下面陈述权利要求，其中发明的各个细节，可能有些在权利要求书界定的发明构思范围内的变化，与上面仅作为实例的细节有所不同。

Claims (13)

1、卷纸机中的纸幅(W)卷取方法，其中，纸卷是卷绕在一个卷纸辊筒(20)和/或支承在支承辊或支承带上形成的，其中使用了一个卷纸缸(10)，它与生产出的纸卷形成一个卷纸压区(N)，其特征在于：在该方法中，绕卷纸缸(10)的中心轴(11)旋转的缸罩(12)的挠曲是可调节的，利用挠曲的调节，可以控制卷纸压区(N)中的线负载在轴向上的分布。

2、如权利要求1所述之方法，其特征在于通过在卷纸辊（20）和/或卷纸缸（10）上的两轴颈处加载和/或最好通过调节液力加载件的加载力，来调节卷纸压区（N）中的线负载水平。

3、如权利要求1或2所述之方法，其特征在于在该方法中，使用这样一种可控中高缸（10），在其旋转缸罩（12）内，安装一组（N个）加载件（14、15），向其中送入压力可分别调节的加压介质，最好也用该加压介质作为加载件（14、15）与旋转缸罩（12）内表面之间的滑动表面（15）的润滑剂。

4、如权利要求1或2所述之方法，其特征在于：在该方法中，使用这样一种可控中高辊（10），在其旋转缸罩（12）与静止中心轴（11）之间，设置一个由密封棱（17，18）形成的加压介质腔，或若干并列的加压介质腔，里面放入压力可调节的加压介质，以补偿卷纸压区（N）的挠曲。

5、如权利要求1至4中任何一项所述之方法，其特征在于：在所谓波普型卷纸装置中，其正在生产的纸卷（R）抵靠波普缸（10），波普缸的旋转圆周速度相当于卷纸速度，在该方法中，卷纸辊（20）与波普缸（10）实现压区接触，卷纸过程是在与波普缸（10）的压区接触下继续进行的，直到纸卷（R）达到其满卷尺寸，于是纸卷（R）从压区接触分离，引导纸幅向下一个与波普缸（10）接触的卷纸辊（20）卷绕，在该方法中，用液力加载件调节波普缸（10）的缸辊罩（12）的挠曲侧。

6、如权利要求1至5中任何一项所述之方法，其特征在于：在卷纸的初始阶段，用某一特定力（F₁）支承卷纸辊（20a），当加载件（14a，15a）转向卷纸压区（Na）的对侧时，利用加载件来补偿卷纸缸罩（12）的自由挠曲，使卷纸压区（Na）中的压力基本均匀，于是将卷纸压区在卷纸缸（10）的圆周上向下转移，再将卷纸缸（10）的中心轴（11）旋转，使加载件（14b、15b）移向卷纸压区（Nb），于是，当卷纸辊（20b）在卷纸过程中转移到由副叉（33）支持时，该叉（33）用一定的力（F₂）通过两轴颈对卷纸辊（20c）加载，使卷纸辊（20c）移向加载压区（Nc），力F₂最好可调节，在该阶段中卷纸缸（10）的加载件（14c，15c）转移到朝向压区（Nc）的位置，将一个压力供给该加载件（14c，15c），使卷纸压区（Nc）中的线负载基本上分布均匀。

7、如权利要求1至4中任何一项所述之方法，其特征在于：将该方法应用于中心驱动卷纸机，应用于设有支承辊或设有相当的支承带的卷纸机上。

8、用于实施权利要求1至7中任何一项的纸幅（W）或等同物卷取方法的卷纸装置，包括有一个或多个卷纸缸（10），与卷纸装置的机架结构共同安装，卷纸缸上面装有该机架结构的支承件，卷纸辊（20）支承在卷纸缸上面，生产出的纸卷（R），利用支承件和/或纸卷（R）与卷纸辊（10）之间形成的驱动压区（N）卷绕在卷纸辊上，其特征在于一个或多个卷纸缸（10）中设有变化或调节卷纸缸罩（12）的挠曲的装置，上述装置安装在卷纸缸（10）的缸罩（12）内，卷纸时可用该装置控制上述压区（N）中的线负载分布。

9、如权利要求8所述之波普型卷纸装置，其特征在于它具有一个波普缸（10）固定安装在卷纸装置机架部上，该卷纸装置具有主叉（35，36），支承在主叉上的卷纸辊（20′）可在波普缸（10）的圆周上部形成一个卷纸压区（N），该装置具有副叉（33）及卷纸轨（32），支承最后阶段的卷大的纸卷（R），用可控的中高缸来作为波普缸（10）。

10、如权利要求7、8或9所述之卷纸装置，其特征在于：卷纸缸（10）具有一个静止的中心轴（10），和一个可绕中心轴旋转的卷纸缸罩（12），还具有调节或变化缸罩（12）挠曲的装置（14，15;17，18，19），安装在该中心轴（11）和缸罩（12）之间的空间（13）中。

11、如权利要求7至10中任何一项所述之卷纸装置，其特征在于卷纸缸（10）的中心轴中包含有一组靠液压介质加载的加载装置，有滑靴与之连接，滑靴表面（15）对缸罩（12）内表面加载，可将可调节压力的介质，从一个压力源（40）输入各个单独的加载件或加载件组，最好该介质还可输入以便润滑加载件的滑动表面。

12、如权利要求7至11中任何一项所述之卷纸装置，其特征在于卷纸缸（10）的中心轴（11）设有旋转装置，中心轴（11）可藉以绕本身的中心线旋转，从而可根据缸罩（12）的凸面变化来移动加载件（14，15）的位置。

13、如权利要求7至12中任何一项所述之卷纸装置，其特征在于由轴向密封棱（17，18）界定的一个加压介质腔（19），布置在静止中心轴（11）和围绕中心轴旋转的缸罩（12）之间的空间中，将压力可调的加压介质从压力源向该腔（19）中供给，以补偿缸罩的挠曲。

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