CN114922918A - 纤维幅材机、特别是分切复卷机的惰辊的制动器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及纤维幅材机、特别是分切复卷机的惰辊(10)的制动器，所述惰辊(10)包括外壳表面(13)。所述制动器(20)在非接触位置处位于所述惰辊(10)的外壳表面(13)的外部并接近所述惰辊(10)，并且所述制动器(20)包括永磁体(25)，所述永磁体(25)被构造为通过致动器(35、45)从非制动位置被移动到制动位置，反之亦然。

Description

纤维幅材机、特别是分切复卷机的惰辊的制动器
技术领域
本发明总体上涉及分切复卷机以及制动惰辊(idle roll，空转辊)。分切复卷机用于将被纵向分切的纸和纸板幅材缠绕(wind，复卷)成客户卷。本发明特别地涉及用于分切复卷机的惰辊的制动器。
背景技术
已知纤维幅材(例如纸)是在机器中制造的，这些机器共同构成可以长达数百米的造纸生产线。现代造纸机每年可以生产450000吨以上的纸。造纸机的速度可以超过2000米/分钟，纸幅材的宽度可以超过11米。
在造纸生产线中，纸的制造为一连续的工艺。在造纸机中完成的纸幅材由卷纸机围绕卷绕轴(即卷绕线轴(reel spool))卷绕成一母卷，该母卷直径可以超过5米、重量可以超过160吨。卷绕的目的是将被制造为平面的纸幅材修改为能够更容易处理的形式。在位于主机线中的卷纸机上，造纸机的连续的操作首次中断，并转变为周期性操作。
造纸中生产的母卷的幅材是全幅宽的，长度甚至超过100km，因此必须将其分切成部分幅材(component web)，这些部分幅材对于造纸厂的客户来说具有适合的宽度和长度，并在从造纸厂交付之前将其围绕复卷芯(winding core)缠绕成所谓的客户卷。幅材的这种分切和复卷已知地在适当的单独机器(即分切复卷机)中进行。
在分切复卷机上，母卷在退绕部中被退绕，宽幅材在分切部上被分切成多个较窄的部分幅材，这些较窄的部分幅材在复卷部上围绕复卷芯(诸如线轴)被缠绕成客户卷。当客户卷完成时，分切复卷机停止，所缠绕的卷、即所谓的组(set，卷组)从机器中被移除，而用于新部分幅材卷的新复卷芯将被转移到复卷站(station，工位)，以用于缠绕新的一组部分幅材卷。然后，该工艺继续缠绕新的一组。这些步骤周期性地重复，直到母卷的纸用完，由此进行母卷的更换，并在新的母卷退绕时再次开始操作。
分切复卷机根据、特别是根据正在缠绕的纤维幅材的类型，采用复卷装置来缠绕不同类型的客户卷。在双筒式复卷机(two drum winder)类型的分切复卷机上，幅材经由导辊从退绕(部)被引导至分切部，幅材在分切部被分切成部分幅材，这些部分幅材经由导辊被进一步引导至双筒式复卷机的复卷(支撑或承载)筒，并且被分切的部分幅材在复卷筒的支撑下缠绕在复卷芯周围。在多站式复卷机(multistation winder)类型的分切复卷机上，幅材经由导辊从退绕(部)被引导至分切部，幅材在分切部被分切成部分幅材，这些部分幅材经由导辊被进一步引导至复卷站上的一个或多个复卷筒，以缠绕在复卷芯上成为客户卷。相邻的部分幅材被缠绕在一个或多个复卷筒的不同侧上。多站式复卷机具有一个到三个复卷筒，在这些复卷筒中，每个部分幅材都在其自身的复卷站中被缠绕成部分幅材卷。
在分切复卷机中，也通常在纤维幅材机中，导辊可以包括用于使导辊旋转的驱动器，或者导辊可以是惰辊，即没有驱动器并自由旋转。当纤维幅材在惰辊上行进时，其在纤维幅材的拉伸作用下旋转，并且旋转速度由纤维幅材的行进速度限定。在分切复卷机和纤维幅材机中，有时会发生幅材断裂，这会导致惰辊保持自由旋转(freely rotating，空转)，直至其最终停止，通常只有在数分钟、甚至20分钟后才会停止。这会导致生产时间的损失，因为需要等待到惰辊停止后才可以重启分切复卷机或纤维幅材机的其他部分或装置。此外，在某些情况下，连续的幅材会断开而产生损纸，并且需要手动清除损纸。在这种情况下，自由旋转(甚至达到每分钟几千转的转速)的惰辊会造成很大的工作安全风险。
在分切复卷机和纤维幅材机中，已知使用所谓的分段辊(segmented roll)，其包括构成该辊的一个以上的辊段，通常是若干个辊段。考虑到辊的长度方向上的弯曲度，分段辊通常是能够调节的，即，辊的弓形(bow)可以被调节以将辊用作延展辊(spreader roll)。这些分段辊通常为惰辊。
惰辊的两端被支撑在位于安装件或类似支撑框架上的轴承上。分段辊通常在端部处和在各段或辊之间被支撑在位于安装件或类似支撑框架上的轴承上。
从现有技术可知，惰辊包括制动器，该制动器用于在幅材断裂或其他类似导致惰辊自由旋转的情况下停止自由旋转运动。
在WO专利申请公开2011/135175A1中公开了一种用于纤维幅材机中的分段辊的停止装置，其用于协助停止分段辊的一个或多个辊段的旋转，该停止装置包括至少一个制动装置，通过至少一个制动装置可以使辊段停止；以及至少一个表面接触构件，表面接触构件被连接到所述制动装置；并且所述停止装置还包括致动器，这些致动器用于可选地使表面接触构件进入/脱离与一个或多个辊段的壳体的表面接触。在这些与待被停止的辊的表面接触的停止装置(即制动器)中，一个缺点在于接触表面容易磨损。因此，制动器需要定期维护和更换。
在美国专利申请公开US2004/0182965A1中公开了一种纸处理机中的惰辊(idlerroll，空转辊)，纸处理机包括：纸幅材，穿过纸处理机；至少一个惰辊，具有定位成使得纸幅材与辊接触的圆柱形壳体，所述至少一个惰辊被安装成在行进的、与所述惰辊接触的纸幅材的作用下绕轴线旋转；以及电磁体，被安装在距离圆柱形壳体很近的位置处，其具有足够的强度以使所述辊在约一分钟以内停止。在美国专利申请公开US2006/0006271中公开了一种纸处理机和惰辊组件，包括：纸幅材，穿过纸处理机；至少一个惰辊，被安装在纸处理机器上，所述至少一个惰辊具有圆柱形壳体，所述圆柱形壳体被定位成使得纸幅材与至少一个惰辊的圆柱形壳体接触，惰辊被安装到纸处理机上，以在与所述惰辊的圆柱形壳体接触行进的纸幅材的作用下绕轴线旋转；制动靴(brake shoe)，被安装在圆柱形壳体内，并通过弹性构件偏压而脱离与由圆柱形壳体限定的内表面；以及电磁体，被定位在圆柱形壳体的外部并距离圆柱形壳体很近，电磁体可操作为使制动靴与圆柱形壳体的内表面接合。这些基于电磁来实现制动的制动器，其缺点在于结构复杂，并因此成本效益不高，特别是考虑到即使一个分切复卷机也可能包括若干个惰辊，特别是若干个分段辊，由于每个辊段都需要一个致动器，因此每个分段辊中都需要若干个制动器。
本发明的目的是消除或至少最小化现有技术中的纤维幅材机、特别是分切复卷机的制动器的上述问题和缺点。
本发明的一特定目的是创造一种经济有效的非接触式停止装置/制动器。
发明内容
为了实现上述目的和后续提出的目的，根据本发明的纤维幅材机、特别是分切复卷机的惰辊的制动器的主要特征将在下文中呈现。此外，下文中还描述了本发明的各个有利特征。
根据本发明的纤维幅材机、特别是分切复卷机的惰辊的制动器，所述惰辊包括外壳表面，其中，所述制动器在非接触位置处位于所述惰辊的外壳表面的外部并接近所述惰辊，并且所述制动器包括永磁体，所述永磁体被构造为通过致动器从非制动位置被移动到制动位置，反之亦然。
根据有利特征，所述制动器包括框架，其中，所述框架具有形成腔室的内部中空开口，并且永磁体能够移动地位于所述腔室内，并被构造为从非制动位置移动到制动位置，反之亦然。所述框架还保护操作员免于接触所述制动器的运动部件。
根据本发明的有利特征，所述致动器为柱塞(plunger)，并且所述制动器为柱塞制动器。
根据本发明的有利特征，所述框架为能够打开的，并且包括腔室框架和盖框架，所述腔室框架和盖框架被构造为形成所述制动器的外部结构。
根据本发明的有利特征，所述腔室框架具有圆柱形形状，所述腔室具有圆柱形形状。
根据本发明的有利特征，所述盖框架例如通过螺纹被能够打开地附接到所述腔室框架。
根据本发明的有利特征，所述制动器包括位于所述腔室内的制动支撑元件，所述永磁体元件被安装到所述制动支撑元件。
根据本发明的有利特征，所述腔室的内壁和所述制动支撑元件的外壁由密封件密封。
根据本发明的有利特征，所述制动器包括制动支撑元件，所述腔室具有底部，所述制动器具有流体连接部，所述流体连接部被构造为当需要所述制动器进行制动时，从所述制动支撑元件下方向封闭的腔室提供加压流体(有利地为加压空气)，并构造为使所述制动支撑元件和所述永磁体在所述腔室内朝向所述盖框架移动，并且所述流体连接部被构造为当不再需要所述制动器进行制动时，提供抽吸以从所述制动支撑元件下方移除加压流体(有利地为加压空气)，以使所述制动支撑元件和所述永磁体在所述腔室内朝向所述底部移动。
根据本发明的有利特征，所述框架为聚合物材料，并且有利地通过3D打印来生产。
根据本发明的有利特征，所述致动器为缸(cylinder)，有利地为短行程缸。
根据本发明的有利特征，所述制动器包括用于打开和关闭制动的控制装置。
根据本发明的有利特征，所述永磁体在其从非制动位置到制动位置的运动中移动一行程，所述行程较短，有利地为5-50mm。
根据本发明的有利特征，所述制动器为紧凑元件，并且其直径为30-100mm，高度为30-100mm。
根据本发明的有利特征，所述制动器由紧固装置附接到非接触位置，靠近所述惰辊。
根据本发明的有利特征，所述制动器和所述惰辊之间的距离在最近点处为0.1-10mm，有利地为0.1-2mm。
根据本发明的有利特征，所述惰辊为铝辊。
本发明特别适用于与分切复卷机的惰辊结合使用，特别是与分段辊结合使用。
根据本发明的纤维幅材机、特别是分切复卷机的制动器及其有利特征在于是非接触的，因此其不易磨损，并且减少了维护和更换的需要。制动器的结构紧凑、简单，因此非常经济高效且运行安全。它可以快速停止惰辊的自由旋转运动，并增加纤维幅材机或分切复卷机的部分或装置的产能。与不使用制动器的情况相比，通过制动器使制动时间缩短到十分之一。
附图说明
然而，当结合附图阅读时，将从一些示例实施例的以下描述中最好地理解本发明的各个方面及其附加目的和优点，并且在下文中将参考附图更详细地描述本发明，其中：
图1示意性地示出了根据本发明的分切复卷机的惰辊的示例，其中具有制动器的有利示例。
图2示意性地示出了根据图1的制动器在不制动时的有利示例。
图3示意性地示出了根据图1和图2的制动器在制动时的有利示例。
图4和图5以三维视角示意性地示出了图1的示例。
图6示意性地示出了根据本发明的制动器的另一有利示例。
附图标记列表：
10 惰辊
12 安装框架
13 外壳表面
20 制动器
21 盖框架
22 腔室框架
23 腔室
24 制动支撑元件
25 永磁体
26 流体连接部
27 密封件
28 控制装置
29 紧固装置
35 柱塞
45 缸
具体实施方式
在本描述过程中，根据示出本发明的不同视图，将使用相同的数字和附图标记来标识相同的元件。为了清楚起见，可能在图中省略了一些重复的附图标记。
图1和图4至图6示出了带有制动器20的惰辊10。惰辊10包括外壳表面13和安装框架12，制动器20通过紧固装置29被附接到安装框架12上，使得制动器20在非接触位置处位于惰辊10的外壳表面13的外部并接近惰辊10，即，制动器20不与惰辊10的外壳表面13接触。制动器20包括永磁体25，该永磁体能够通过致动器从非制动位置移动到制动位置，反之亦然，该致动器在图2至图5的示例中为柱塞35，而在图6的示例中为缸45。
图2示出了处于非制动状态的制动器20，图3示出了处于制动状态的制动器20。制动器20具有框架21、22，框架21、22有利地被形成为能够打开并且包括形成制动器20的外部结构的腔室框架22和盖框架21。腔室框架22具有圆柱形形状。盖框架21例如通过螺纹32能够打开地附接到腔室框架22。当相对于惰辊10(图1和图4至图5)安装时，制动器20的盖框架21朝向惰辊10的外壳表面13。
制动器与惰辊10的外壳表面之间的距离在制动位置的最近点处为0.1-10mm，有利地为0.1-2mm。
腔室框架22内部具有带底部31的中空非贯通开口，并在腔室框架22内部形成腔室23，以及盖框架21封闭该开口，并形成能封闭的腔室23。腔室23具有圆柱形形状。带有永磁体元件25的制动支撑元件24位于腔室23内。腔室23的内壁和制动支撑元件24的外壁由密封件27密封。制动器20具有流体连接部26，该流体连接部被构造为从制动支撑元件24下方向封闭腔室23提供加压流体(有利地为加压空气)，以便当需要由制动器20进行制动时，使腔室23内的制动支撑元件24和永磁体25朝向盖框架21移动，并进而朝向待被制动的惰辊10移动。流体连接部26还被构造为提供抽吸，从制动支撑元件24下方移除加压流体(有利地为加压空气)，以便当不再需要由制动器20进行制动时，使腔室23内的制动支撑元件24和永磁体25朝向底部31移动，并进而远离惰辊10。在制动器20中，永磁体25被构造为当被移动到与制动器20的盖框架21接触时，即，从惰辊10的外壳表面13来看被移动到最近的位置时，产生制动效果。可以注意到，制动器20包括作为致动器的柱塞35，进而有利地具有柱塞制动原理，并因此有利地为柱塞制动器20，制动效果由永磁体25提供。
制动器20有利地包括控制装置28，以用于打开和关闭制动，从而将加压流体提供到腔室中，和经由流体连接部26将加压流体从腔室中移除。
永磁体25在其从非制动位置移动到制动位置时的行程较短，有利地为5-50mm。
腔室框架22和盖框架21有利地由聚合物材料制成，并且可以有利地通过3D打印来生产。
制动器20为紧凑元件，其直径为30-100mm，高度为30-100mm。
图6示出了制动器20的另一示例。制动器20包括与上述示例中相同的特征、紧固结构、运动原理和功能，但在本示例中，制动器20的整体结构被简化。制动器20包括永磁体25，该永磁体在本示例中通过致动器能够移动，该致动器为缸45，有利地为短行程缸。
在前面的描述中，尽管已经参考某些特征描述了一些功能，但无论是否被描述，那些功能都可以通过其他特征来执行。尽管已经参考某些实施例或示例描述了特征，但无论是否被描述，那些特征也可以存在于其他实施例或示例中。以上仅通过参考一些有利示例来描述本发明，这些有利示例不狭义地限制本发明。许多修改和改变是可能的。

Claims (15)

1.一种制动器，用于纤维幅材机、特别是分切复卷机的惰辊(10)，所述惰辊(10)包括外壳表面(13)，所述制动器(20)在非接触位置处位于所述惰辊(10)的外壳表面(13)的外部并接近所述惰辊(10)，其特征在于，所述制动器(20)包括永磁体(25)，所述永磁体(25)被构造为通过致动器(35、45)从非制动位置被移动到制动位置，反之亦然。
2.根据权利要求1所述的制动器，其特征在于，所述制动器(20)包括框架(21、22)，所述框架(21、22)具有形成腔室(23)的内部中空开口，并且永磁体(25)能够移动地位于所述腔室(23)内，并被构造为从非制动位置移动到制动位置，反之亦然。
3.根据权利要求1或2所述的制动器，其特征在于，所述致动器为柱塞(35)，所述制动器(20)为柱塞制动器。
4.根据前述权利要求中任一项所述的制动器，其特征在于，所述框架(21、22)为能够打开的，并且包括腔室框架(22)和盖框架(21)，所述腔室框架(22)和所述盖框架(21)被构造为形成所述制动器(20)的外部结构。
5.根据前述权利要求中任一项所述的制动器，其特征在于，所述腔室框架(22)具有圆柱形形状，所述腔室(23)具有圆柱形形状。
6.根据前述权利要求中任一项所述的制动器，其特征在于，所述盖框架(21)例如通过螺纹(32)被能够打开地附接到所述腔室框架(22)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的制动器，其特征在于，所述制动器(20)包括位于所述腔室(23)内的制动支撑元件(24)，所述永磁体(25)被安装至所述制动支撑元件(24)。
8.根据权利要求6所述的制动器，其特征在于，所述腔室(23)的内壁和所述制动支撑元件(24)的外壁由密封件(27)密封。
9.根据前述权利要求中任一项所述的制动器，其特征在于，所述框架(21、22)为聚合物材料，并且有利地通过3D打印来生产。
10.根据权利要求1所述的制动器，其特征在于，所述致动器为缸(45)，有利地为短行程缸。
11.根据前述权利要求中任一项所述的制动器，其特征在于，所述制动器(20)包括用于打开和关闭制动的控制装置(28)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的制动器，其特征在于，所述永磁体(25)在其从非制动位置到制动位置的运动中移动一行程，所述行程短，有利地为5-50mm。
13.根据前述权利要求中任一项所述的制动器，其特征在于，所述制动器(20)为紧凑元件，其直径为30-100mm，高度为30-100mm。
14.根据前述权利要求中任一项所述的制动器，其特征在于，所述制动器(20)与所述惰辊(10)之间的距离在最近点处为0.1-10mm，有利地为0.1-2mm。
15.根据前述权利要求中任一项所述的制动器，其特征在于，所述惰辊(10)为铝辊。
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