CN112189123B - 纤维幅材机的带沟纹和穿孔的转向辊 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种纤维幅材机的带沟纹和穿孔的转向辊。转向辊(12)包括壳体(20)和形成在壳体(20)的表面(21)上的沟纹(22)。在边缘(27)的向内区域，在沟纹(22)的底部(24)上设置有延伸穿过壳体(20)的抽吸孔(23)。抽吸孔(23)的开口面积(AR)是沟纹(22)的横截面面积(AU)的至少两倍。此外，沟纹(22)的底部(24)具有至少一个曲率半径(R)，该曲率半径的曲率中心(28)在沟纹(22)的外部。

Description

纤维幅材机的带沟纹和穿孔的转向辊
本发明涉及一种纤维幅材机的带沟纹和穿孔的转向辊(grooved and perforatedturn roll，带槽且穿孔的转向辊)，该带沟纹和穿孔的转向辊包括壳体和形成在壳体表面的沟纹，在边缘的向内区域中、在沟纹的底部上，抽吸孔延伸穿过壳体。
转向辊也被称为转向抽吸辊(turn suction roll)、真空辊(vacuum roll)、或VacRoll(为申请人的商标)。转向辊被用于纤维幅材机的干燥部中的单织物运行系统(single-fabric run system)，其中转向辊位于两个烘缸(dryer cylinder)之间。被引导穿过烘缸和转向辊的干燥织物(dryer fabric)将产生的纤维幅材抵压在烘缸上。然后，在转向辊处，纤维幅材在干燥织物上面处于最外层，而没有支撑。然而，借助转向辊产生的抽吸效果(suction effect)能够使纤维幅材和从纤维幅材上裁切下来的牵引尾部(threading tail)在必要时即使在高速下也能保持附在干燥织物上。
芬兰专利No.83680提出了一种用于传送纤维幅材的圆柱状物(cylinder)；实际上，为上述转向辊。在此，设置有抽吸孔的沟纹也被并排设置在转向辊壳体的表面上。使用特定类型的尺寸(dimensioning)的沟纹和抽吸孔，已经试图确保在纤维幅材上作用均匀的保持力。由两个直壁和一平底部限定的沟纹是深的。由于制造技术的原因，在沟纹的壁和底部之间存在小的腔室。
然而，已知的转向辊存在问题。具体地，使用再生纸(recycled paper)作为原材料增加了干燥部的污损(soiling)。特别是，在干燥部的初始部分，细粒松散材料(fine-grained loose material)与粘性材料(sticky material)一起已经导致沟纹和抽吸孔的堵塞。特别是小的抽吸孔变得容易污损甚至堵塞。深且方形的沟纹也会收集杂质，且这些沟纹也会变得堵塞。由于大量的抽吸孔，大量的空气被传送，这增加了能量消耗。此外，制造转向辊昂贵且速度慢。不管边缘区域特定的尺寸如何，在尾部牵引区域中的抽吸效果可以变得更好。
本发明的目的是提供一种新型的纤维幅材机的带沟纹和穿孔的转向辊，与以往相比该带沟纹和穿孔的转向辊以更好的方式保持清洁，并且可以以较少量的空气产生更有效的抽吸效果。根据本发明的转向辊的特征在所附权利要求中变得显而易见。在根据本发明的转向辊中，沟纹和抽吸孔的尺寸以一种新的、令人惊讶的方式设置。首先，避免了抽吸孔和沟纹的堵塞。其次，抽吸效果可以有效且均匀地扩散，同时与之前相比吸入更少的空气量。与以往相比该转向辊更易于清洁。此外，如果需要，转向辊壳体可以被制得更薄，从而减少转向辊的重量。
附图说明
以下将参考附图详细描述本发明，附图示出了本发明的实施例，其中：
图1a为纤维幅材机的干燥部的一个干燥组的基本视图，该干燥组配备有转向辊，
图1b为在一个转向辊处的局部放大图，
图2a描绘了在机器方向上示出的根据本发明的转向辊的壳体的一部分，
图2b描绘了根据本发明的转向辊的壳体表面的一部分，
图3a为根据本发明的转向辊的壳体的剖视图，
图3b为根据本发明的转向辊的壳体的一部分的俯视图，
图4a为根据本发明的转向辊的壳体在一些抽吸孔的区域上方的剖视图，
图4b为图4a的局部放大图。
具体实施方式
图1a单独地描绘了一个干燥组10，在纤维幅材机的干燥部中有多个连续的干燥组10。该干燥组由烘缸11和转向辊12组成，干燥织物13经由烘缸和转向辊被引导为环形(endless loop)。现今，此处所示的单织物运行系统被越来越多地使用，该单织物运行系统的每个干燥组只具有一个干燥织物。实际上，纤维幅材在干燥织物和加热烘缸之间行进。相应地，在转向辊处，纤维幅材在干燥织物上面行进。除了转向辊外，纤维幅材还由运行部件(runnability component)14控制，该运行部件位于由连续的烘缸和转向辊形成的袋状空间15中(图1b)。转向辊至少在一端处具有抽吸联接部，并且转向辊在整个扇形区域吸气。换句话说，转向辊是真空的。
图1b也描绘了由烘缸11和干燥织物13限定的开放间隙16，以及相应地，由干燥织物13和转向辊12形成的闭合间隙17。除了运行部件14外，例如，纤维幅材以及特别是牵引尾部18由吹风部(air blow)19控制。在这两种情况下，在闭合间隙17中填充的空气产生过压，这倾向于使得尾部和纤维幅材两者在转向辊12处与干燥织物13的表面分离。此处由直线箭头表示空气进入到闭合间隙17。带沟纹和穿孔的转向辊产生抽吸效果，然而由于抽吸孔和沟纹的堵塞，该抽吸效果基本上会减弱。
因此，本发明涉及一种纤维幅材机的带沟纹和穿孔的转向辊12。转向辊12包括壳体20和形成在壳体20的表面21上的沟纹22。图2a描绘了在机器方向上示出的壳体20的一部分。壳体20具有延伸穿过壳体20的抽吸孔23(图3a)。更具体地，在边缘27的向内区域中，在沟纹的底部24上设置有延伸穿过壳体20的抽吸孔23。在转向辊内产生的真空经由抽吸孔穿过干燥织物延伸直到纤维幅材。即使在其最小值处，真空也会消除由闭合间隙产生的过压。在本发明中，抽吸孔23的开口面积AR是沟纹22的横截面面积AU的至少两倍。图3b中特别地示出了抽吸孔23的开口面积AR。换句话说，抽吸孔的面积等于或大于沿着沟纹从两个方向到达抽吸孔的气流的横截面面积之和，亦即，在抽吸孔的两侧上在抽吸孔上方延伸的沟纹的横截面面积加在一起。换句话说，抽吸孔的面积等于或是大于沟纹22的横截面面积AU的两倍。这确保了沟纹内的有效流动并同时防止在抽吸孔中形成瓶颈(bottleneck)。抽吸孔的面积在其最窄点处确定，因此忽略任何扩孔(countersinking)。
更具体地，抽吸孔23的开口面积AR为沟纹22的横截面面积AU的2.01倍至4.0倍，更优选地为2.8倍至3.6倍。这样，在沟纹内安置的空气可以被可靠地移除，并以可能最有效的方式扩展抽吸效果。实际上，这已通过改变钻孔布局(drill pattern)实现，该钻孔布局与以往相比具有更长间隔处的更大的孔。此外，沟纹尺寸和沟纹间距已被改变。在图2b中，沟纹22的横截面面积AU用两个条纹区域表示。图2a至图3b没有示出织物在生产期间通过围绕转向辊的一部分行进而从纤维幅材顶部封闭沟纹。比以上所述更小的孔/沟纹比也可能优于当前的孔/沟纹比。因此，本发明的优点将通过比沟纹大1.8倍至1.99倍的抽吸孔实现。
此外，还已经改变了钻孔布局，使得仅在每隔一个的沟纹22中存在抽吸孔23(图2a)。试验令人惊讶地表明，空气也在干燥织物内横向地移动。因此，抽吸效果也从已穿孔的沟纹扩散到未穿孔的沟纹。因此，当进入闭合间隙时，过量的空气从未穿孔的沟纹穿过到已穿孔的沟纹，并通过其到转向辊中。因此，可以减少孔的数量，以补偿较大孔所需的增加的空气量的已知的更大需求。然而，实际上，借助新的钻孔布局，使用更少量的空气来实现比以往更均匀且更大的真空。钻孔布局也包括抽吸孔的相位反转(phase reversal)，这进一步平衡抽吸效果在转向辊区域上的分布。图2a和图4a也示出了在转向辊的端部处的尾部牵引区域26，其在每个沟纹中具有抽吸孔23。在本发明中，沟纹22之间的距离K为抽吸孔23的直径D的2倍至4倍。因此，沟纹之间的颈部明显比沟纹宽，因此该颈部为织物提供了良好的支撑表面，并同时将沟纹的真空效果彼此分隔。图4a中用虚线示出的抽吸孔表明，如图2a所示，尽管在不同的位置，每个沟纹在边缘区域中都具有抽吸孔。
图3a更详细地示出了沟纹22的尺寸和轮廓。根据本发明，沟纹22的底部24具有至少一个曲率半径R，该曲率半径的曲率中心28位于沟纹22的外部。换句话说，曲率中心位于转向辊的表面上方，即在与沟纹相对的表面上。因此，沟纹的截面部分为一节段(segment)，保持沟纹的面积适中。以这种方式，抽吸孔的大小(size)足以沿着在织物下方的沟纹移除空气。同时，沟纹变得光滑且没有棱角(corner，转角、拐角)，因此避免了沟纹的污损。相应地，光滑的沟纹易于清洗。换句话说，根据本发明，沟纹是无棱角的。此外，在沟纹22的边缘和壳体20的表面21之间设置倒角25。该倒角平衡气流并减少干燥织物的磨损。换句话说，当真空倾向于将织物弯曲到沟纹中时，倒角可防止织物磨损。光滑的轮廓和倒角两者都可以在一个加工步骤(诸如靠模车削(profile turning))中生成。以这种方式，可以在单个机加工步骤中设置边缘倒角和沟纹的曲率。底部也可以偏离曲率半径弯曲一部分距离。因此，通过从辊表面移除更多的材料，可以增加加工有弯曲轮廓的沟纹的容积。特别是在宽沟纹中，可以在圆弧形状的沟纹侧翼(flanks)之间提供直线部分，因此底部的中心部分在一小部分变成平的。在这种情况下，沟纹也是无棱角的，并且在浅沟纹的底部上形成弯曲的侧翼。因此，本发明具有没有壁的沟纹，没有现有技术的径向直壁表面。
通常，曲率半径R为沟纹22的宽度L的0.5倍至0.7倍。因此，形成了比其宽度浅的沟纹，该沟纹为浅的且无棱角的。因此该沟纹易于加工，并且该沟纹保持清洁。有利地，曲率中心28距沟纹22的边缘27处于相等的距离。因此，该沟纹变得对称并且气流保持不受干扰。曲率中心28被放置得离辊表面如此远，以至于底部从边缘延伸至边缘。因此，根据本发明的沟纹没有现有技术的壁。
在本发明中，沟纹22的宽度L为抽吸孔23的直径D的1.0倍至1.3倍。这使得能够最大限度利用沟纹宽度。此外，抽吸效果有效地在整个沟纹区域上分布。已经能够通过降低沟纹深度来减少横截面面积。通常，沟纹22的深度S为沟纹22的宽度L的0.2倍至0.4倍。换句话说，相比于其深度，该沟纹明显更宽。沟纹尺寸被选择为使得沟纹的横截面面积的两倍不超过抽吸孔的表面面积。
在试验过程中，使用了直径为8毫米、沟纹宽度为9毫米、曲率半径为5.3毫米、沟纹深度为2.5毫米的抽吸孔。此外，相比于以往，抽吸孔间隔得更不紧密。抽吸沟纹的直径优选地在6.5mm和10mm之间。相应地，根据本示例，曲率中心在4.5mm和6mm之间，沟纹宽度在7mm和10mm之间，沟纹深度在1.8mm和3.8mm之间。现在，直径为1500mm的转向辊具有围绕壳体周长间距相等的十个抽吸孔。与通常的做法不同，仅在每隔一个的沟纹中制造抽吸孔。此外，沟纹轮廓浅且平缓。沟纹的深度为2.5mm，宽度为9mm。同时，增加了沟纹间距和沟纹宽度，这将转向辊的开度(openness)增加到0.23％。然而，沟纹的数量减少了20％。使用新的尺寸后，沟纹的横截面面积与当前的横截面面积相比减少20％，并且沟纹的横截面面积之和约为当前的横截面面积之和的一半。同时，抽吸孔的直径几乎为原来的两倍。因此，令人惊讶的是，纤维幅材可以借助少量的吸入空气很好地保持在干燥织物的外表面上，因为比之前大的抽吸孔减少了损失。实际上，与已知转向辊中相比，抽吸孔的数量最多可少70％，沟纹的数量最多可少30％。因此，抽吸孔的钻孔和沟纹加工与以往相比明显需要更少的时间。通过同时加工一些沟纹，加工时间甚至可以减半。
基于试验，转向辊的运行性能良好，尾部牵引操作完美。此外，通过在转向辊的上升侧上的沟纹的空气泄漏不明显。这至少部分地由于沟纹比已知的设计浅。基于试验结果，尽管抽吸效果比以前大，真空度也比以前高，但新的转向辊比以前消耗更少的能量。
根据本发明的转向辊对沟纹和抽吸孔的污损问题带来了改进。换句话说，转向辊能保持清洁，避免抽吸孔堵塞。同时减少了能量消耗。此外，转向辊的制造速度更快，原材料成本降低。实际上，纤维幅材机的运行性能和尾部牵引也得到改进使得尾部牵引与之前相比需要更少时间，并且减少了幅材断裂。由于较低的沟纹深度以及较浅的且更平缓倾斜的沟纹的切口效应(notch effect)，壳体厚度可以减少。光滑且浅的沟纹易于清洁。此外，明显比以往大的抽吸孔可以快速地被清洁。较薄的壳体加快了钻孔速度，降低了壳体重量，减少了材料用量。同时，抽吸孔的深度减少，这意味着污损速度变慢。由于转向辊的重量减少，可以使用尺寸更小的驱动电机。

Claims (15)

1.纤维幅材机的带沟纹和穿孔的转向辊，包括壳体(20)和形成在所述壳体(20)的表面(21)上的沟纹(22)，在边缘(27)的向内区域中，在所述沟纹的底部(24)处设置有延伸穿过所述壳体(20)的抽吸孔(23)，其特征在于，所述抽吸孔(23)的开口面积(AR)是所述沟纹(22)的横截面面积(AU)的至少两倍，所述沟纹(22)的底部(24)具有至少一个曲率半径(R)，所述曲率半径的曲率中心(28)在所述沟纹(22)的外部。
2.根据权利要求1所述的转向辊，其特征在于，所述抽吸孔(23)的开口面积(AR)为所述沟纹(22)的横截面面积(AU)的2.01倍至4.0倍。
3.根据权利要求1或2所述的转向辊，其特征在于，所述曲率中心(28)距所述沟纹(22)的边缘(27)处于相等的距离。
4.根据权利要求1或2所述的转向辊，其特征在于，所述沟纹(22)的曲率半径(R)为所述沟纹(22)的宽度(L)的0.5倍至0.7倍。
5.根据权利要求1或2所述的转向辊，其特征在于，在每隔一个的沟纹(22)中设置抽吸孔(23)。
6.根据权利要求1或2所述的转向辊，其特征在于，所述沟纹(22)之间的距离(K)为所述抽吸孔(23)的直径(D)的2倍至4倍。
7.根据权利要求1或2所述的转向辊，其特征在于，所述沟纹(22)的宽度(L)为所述抽吸孔(23)的直径(D)的1.0倍至1.3倍。
8.根据权利要求1或2所述的转向辊，其特征在于，所述沟纹(22)为无棱角的。
9.根据权利要求1或2所述的转向辊，其特征在于，在所述沟纹(22)的边缘(27)和所述壳体(20)的表面(21)之间设置有倒角(25)。
10.根据权利要求1或2所述的转向辊，其特征在于，所述沟纹(22)的深度(S)为所述沟纹(22)的宽度(L)的0.2倍至0.4倍。
11.根据权利要求1或2所述的转向辊，其特征在于，所述沟纹(22)通过靠模车削制成。
12.根据权利要求1或2所述的转向辊，其特征在于，所述抽吸孔(23)的直径(D)在6.5mm和10mm之间。
13.根据权利要求1或2所述的转向辊，其特征在于，所述沟纹(22)的曲率半径(R)在4.5mm和6mm之间。
14.根据权利要求1或2所述的转向辊，其特征在于，所述沟纹(22)的宽度(L)在7mm和10mm之间。
15.根据权利要求1或2所述的转向辊，其特征在于，所述沟纹(22)的深度(S)在1.8mm和3.8mm之间。
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