CN1745026A - 真空冷却辊 - Google Patents

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K·德索韦克
R·梅茨格
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Abstract

本发明涉及一种真空冷却辊，用于料幅状材料，尤其用于纸或卡纸幅、塑料或金属箔，真空冷却辊的外套具有透气孔(22)，它们至少在料幅的接触区内可施加负压并且具有用于冷却外套面(9)的装置，其中，外套面(9)的冷却通过在辊外套(9)内轴向延伸的被一种冷却剂流过的冷却通道(21)尤其孔进行。

Description

真空冷却辊
技术领域
本发明涉及一种真空冷却辊，用于料幅状材料，尤其用于纸或卡纸幅、塑料或金属箔，真空冷却辊的外套具有透气孔，它们至少在料幅的接触区内可施加负压并且具有用于冷却外套面的装置。
背景技术
由DE 198 14 597 C1已知一种冷却或加热料幅的辊。在那里介绍的辊有一个辊外套和一个设在辊外套内部的换热器，换热器与一个外部的一次热流体流入和流出的供给装置连接。换热器的二次侧含有内部热流体，它从同轴布置的换热器出发朝辊外套内部喷射，此循环有一个设在辊内的泵装置。热流体从辊外套内部借助泵装置重新到达辊中央的换热器内，在那里它将吸收的热散发给热流体的一次侧循环。因此辊的冷却在辊的内表面进行，所以辊的外表面只是间接冷却。
DE 198 47 799 A1介绍了一种真空冷却辊，它通过在外套面上的透气孔和负压系统，有能力吸出在辊与料幅之间边界层处的空气。当料幅速度提高时，粘附在料幅上的空气边界层在料幅爬上辊时制造麻烦。它在料幅与辊之间形成气垫，这种气垫引起料幅漂浮和减小接触面。接触面的减小导致减小能传递的拉力。所述的真空辊包括一个可被驱动绕一固定的内部构件旋转的外套，外套在其整个外套面上有透气孔，以及有一个设在料幅接触区内可以施加负压的真空腔。在这里，负压通过在辊内部的内管和经由穿过内管外套的孔进入真空腔内，从那里出发到达透气孔。在此文件内不能得知冷却外套面的装置。
由DE 41 18 039 A1已知组合式冷却辊。在被冷却剂流过的辊的一个外套内设有一些槽，支承穿孔外壳的隔板处于槽之间。这些槽与在一个固定构件上的槽连通，后者与负压轴连接，所以通过负压在料幅上施加拉力，与此同时冷却剂通过外壳冷却料幅。
冷却剂经空心轴供入，以及通过供给管导入一个处于内部与外部滚筒外套之间的中间腔内。中间腔通过沿滚筒外套圆周对角延伸的肋隔开。在辊的另一端，冷却剂同样经导管和空心轴重新从辊导出。传热通过一个装在辊上的薄外壳在冷却剂外部热外套上进行。这种传热由于通过许多边界层和在外部滚筒外套的槽内的真空而变得更加困难。另一个缺点是通过辊导引冷却剂的复杂的结构。
发明内容
从所述的先有技术出发，本发明的目的是对一种真空冷却辊作如下改进：用最小的结构性投入达到辊外套更好的冷却以及在辊表面上产生尽可能大和均匀的负压。
按本发明为达到此目的采取的措施是，外套面的冷却通过在辊外套内轴向延伸的被冷却剂流过的冷却通道尤其孔进行。通过在用实心材料制成的辊外套内直接安置冷却通道，现在辊可以直接在辊表面处冷却，没有干扰的边界层影响传热。尤其按本发明辊外套使用材料铝，以及其高的热导率可以更好地冷却料幅。
因为在辊外套内只加工孔和铣削的槽以及供给管同样由孔组成，所以辊的加工比较简单。
附图说明
附图表示真空冷却辊一种优选的实施形式并在下面详细说明。
其中：
图1通过真空冷却辊的横截面，它安装在机架内。
具体实施方式
图1表示真空冷却辊1，它悬挂在机架4的两个安装座2、3上。安装座2内含有轴承5，以及在安装座3内含有一个孔6。辊1的组成部分主要有支承件7、端面法兰8、辊外套9、另一个端面法兰10、固定在端面法兰上的皮带轮11、管状内部构件12、以及固定在内部构件12上沿轴向延伸和沿径向延伸的隔壁13、14与横向于轴线延伸和沿径向延伸的隔壁15、16。
支承件7内加工有同心的通道17、18，它们用于冷却剂的前行17和返回18。通道17、18与冷却剂通过它们进入端面法兰8的孔连接。在端面法兰8内存在相应的孔19、20，它们与在辊外套9内的冷却通道21连接。辊外套9用金属材料制成，这种材料有至少100W/(mK)热导率，在这里优选采用铝。当例如辊的长度更大以及铝合金的材料参数不再满足结构设计要求时考虑使用钢。为了增大摩擦和能耐磨，辊外套9的表面可以改进。优选地改进通过阳极化处理或加陶瓷材料的等离子体镀层实现。冷却通道21在辊外套9内加工为沿辊纵向延伸的轴向孔，通道21之间的距离为10mm至100mm，它们沿周向均匀分布地排列。孔的直径取决于料幅的厚度在约8mm与30mm之间。
为了沿辊外套9的长度造成尽可能均匀的温度剖面，作为优选的方案相对地流过各并列的冷却通道21。例如，冷却剂的供入通过一个冷却通道21进行，而冷却剂的回流通过一个设在供入的冷却通道21旁的回流冷却通道21进行。因此，在辊外套9内在每个供入冷却通道21后跟随一个回流冷却通道21。这对于辊外套9内的温度分布有决定性的影响。若辊外套9只沿一个方向流过，则辊的一端被已加热的冷却剂的加热比冷却剂通过其供入的另一端更强烈。其结果是在辊端之间形成大的温差。当辊外套9被相对流过时，在辊外套9内建立更加均匀的温度剖面。
供入冷却通道21与回流冷却通道21之间的连接在端面法兰10内完成以及可借助通道23进行，一个通道23将两个并列的冷却通道连接起来，或借助一个环形通道23在端面法兰内将所有冷却通道互相连接起来。
按本发明的另一种设计方案，冷却剂在两侧通过端面法兰8、10供入辊外套9和从辊外套9排出。在这里同样保持在并列的冷却通道内对流的原则，所以在辊端存在小的温度差。
在辊外套9内，在轴向延伸的孔亦即冷却通道21之间的区域内加工沿径向延伸的孔22。孔22作为透气孔用于在辊外表面造成负压。优选地，直径相同的孔22按规则的分布加工在辊外套9内。例如可以在辊圆周上达到一种造成平行四边形的模式，为此孔22沿轴向错开20mm和沿周向错开30mm排列。在这里孔22的数量可以根据在辊表面需要的负压从每100cm21个孔至每100cm2100个孔变化。取决于料幅的厚度，孔22的直径可从1mm至10mm改变。例如对于薄的料幅，优选地采用1mm至3mm的孔直径。按本发明，孔22可以通过辊外套9内的扁平槽连接。在这里作为扁平槽的特点是深度约为2mm的槽。
供入管19与冷却通道21连接，冷却剂通过此冷却通道供入辊外套9。在辊外套9与供入管的相对端，冷却通道21通过一个在端面法兰10内的通道23与一个在旁边的冷却通道21连接，冷却剂通过此冷却通道21重新回流。然后，冷却剂在起始侧的端部通过供入管20和返回通道18重新从辊1流出。
辊外套9在端面法兰10的内圆借助一个轴承24可旋转地支承在旋转固定的内部构件12上。与此同时，在端面法兰10上用螺钉固定一个形式上的皮带轮的传动轮11。按另一种方案，作为传动轮11也可以采用齿轮或类似的传动件。
在内部构件12上固定沿轴向延伸和沿径向延伸的隔壁13、14以及横向于轴线延伸和沿径向延伸的隔壁15、16。它们用于构成辊的区域B的边界，所以仅对辊外套的此与料幅接触的区域施加负压。在一个圆周区上的边界是需要的，一方面避免引起施加负压的露天孔不希望的振鸣噪声。另一方面负压源不受不必要的负荷。此由隔壁13、14、15、16造成的腔通过在内部构件12的管内的孔25施加负压。
按本发明同样可以将横向于轴线布置的隔壁15、16设计为可调的，以便沿轴向限制施加负压的区域B。当用此真空冷却辊加工不同宽度的料幅时，这样做有特别重要的意义。
内部构件12一端旋转固定6地固定在安装座3上，另一端借助轴颈26安装在支承件7内的轴承27中，所以辊外套9可以绕内部构件12旋转。因此，当辊外套9旋转时仅区域B施加负压。
在真空冷却辊1运行时，冷却剂借助一个旋转进口28输入前行通道17以及经供入管19进入辊外套9内的冷却通道21中。在这里冷却剂从被料幅加热的辊外套9吸热。负压保证最佳传热，它将料幅吸在辊外套9上。料幅的这种吸引一方面促使良好传热，以及另一方面导致料幅可靠粘附和输送，从而可以传递足够大的拉力。冷却剂通过端面法兰10内的通道23在连接的冷却通道21内沿辊外套9流回输送管20，接着在返回通道18内最终通过旋转进口28重新从冷却循环排出。在辊外套9的冷却期间，在腔24内连续造成真空，在这里真空通过一个与内部构件12的管连接的负压源产生。通过组合冷却的辊外套和负压系统，现在可以实现最佳的冷却和在辊表面达到高的和均匀分布的负压。

Claims (15)

1.真空冷却辊，用于料幅状材料，尤其用于纸或卡纸幅、塑料或金属箔，真空冷却辊的外套具有透气孔(22)，它们至少在料幅的接触区内可施加负压，并且具有用于冷却外套表面(9)的装置，其特征为：外套表面(9)的冷却通过在辊外套(9)内轴向延伸的被一种冷却剂流过的冷却通道(21)尤其孔进行。
2.按照权利要求1所述的真空冷却辊，其特征为：辊外套(9)用一种热导率大于100W/(mK)的材料优选地用铝制成。
3.按照权利要求1和2之一所述的真空冷却辊，其特征为：冷却剂在各并列的冷却通道(21)内彼此反向地流过辊外套(9)。
4.按照权利要求1至3之一所述的真空冷却辊，其特征为：冷却剂只在一侧通过一个端面法兰(8)供入辊外套(9)和从辊外套(9)排出。
5.按照权利要求4所述的真空冷却辊，其特征为：各并列的冷却通道(21)在在与冷却剂供入侧相对的那一侧在一个端面法兰(10)内通过通道(23)互相连接。
6.按照权利要求4所述的真空冷却辊，其特征为：冷却通道(21)在与冷却剂供入侧相对的那一侧在一个端面法兰(10)内通过一个环形通道(23)互相连接。
7.按照权利要求1至3之一所述的真空冷却辊，其特征为：冷却剂在两侧通过端面法兰(8、10)供入辊外套(9)和从辊外套(9)排出。
8.按照权利要求1至7之一所述的真空冷却辊，其特征为：冷却通道(21)之间的距离为10mm至100mm；以及，各冷却通道(21)的直径具有一种统一的直径并且在8mm与30mm之间变化。
9.按照权利要求1至8之一所述的真空冷却辊，其特征为：真空冷却辊(1)的工作宽度(3)在600mm与3000mm之间，并且辊直径可以在200mm与1200mm之间优选地在400mm与800mm之间选择。
10.按照权利要求1至9之一所述的真空冷却辊，其特征为：在辊外套(9)内的透气孔(22)数量在每100cm21个孔与每100cm2100个孔之间改变，其中，孔(22)借助钻孔、激光器或水射流切割加工，以及，孔(22)设计为圆形和/或狭槽形。
11.按照权利要求1至10之一所述的真空冷却辊，其特征为：透气孔(22)在辊外套(9)的外表面上与深度小的槽连接。
12.按照权利要求1至11之一所述的真空冷却辊，其特征为：外套面(9)在一端可旋转地支承在辊(1)的一个固定的内部构件上而在另一端可旋转地支承在一个支承件(7)上，其中
·内部构件包含一根与辊轴线同轴延伸的管(12)，它可旋转地支承在支承件(7)内并且一些隔壁(13、14、15、16)固定在内部构件上，从而形成一个腔，此腔通过管内的至少一个孔(25)可以施加负压，以及
·为了供入和排出冷却剂，支承件(7)设有两个同心的通道(17、18)，它们通过输送管(19、20)与冷却通道(21)连接。
13.按照权利要求1至12之一所述的真空冷却辊，其特征为：辊外套(9)在一端通过一个端面法兰(8)与支承件(7)连接，端面法兰将冷却通道(21)与同心的通道(17、18)互相连通，而在另一端通过一个端面法兰(10)支承在内部构件上，其中，在端面法兰(8、10)之一上固定一个皮带轮(11)，用于传动辊外套(9)。
14.按照权利要求1至13之一所述的真空冷却辊，其特征为：隔壁(13、14、15、16)一方面沿轴向延伸和沿径向延伸地而另一方面横向于轴线延伸和沿径向延伸地固定在内部构件上，其中隔壁(13、14、15、16)构成与料幅的一个接触区一致的辊外套的圆周面的边界。
15.按照权利要求1至14之一所述的真空冷却辊，其特征为：横向于轴线延伸和沿径向延伸的隔壁(15、16)设计为可调的。
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