HU210295B - Soft calender roll - Google Patents

Description

A találmány tárgya továbbfejlesztett kalander- és mintanyomó henger.

A kalander- és mintanyomó hengerek olyan görgők, amelyekhez valamely anyagot, szokásosan papírt vezetnek hozzá és a rajta nyomás alatt áthaladó anyagon elvégzi a kívánt kikészítést vagy egyforma vastagságúra alakítja. Felépítésüket tekintve központi hosszú acéltengellyel vannak ellátva, amelyen perem van elhelyezve, mindkét végétől befelé bemetszve, és ezek a peremek a központi tengely körüli központon elhelyezett üreges hengert fognak közre. Ez a serleg tömörített szállal van kitöltve, amely általában természetes és leginkább cellulóz jellegű szálanyag, de természetesen szintetikus is lehet.

A kalanderhengereket bizonyos anyagok, például mágnesszalagok, szövetek, vagy például magasfényű papírok felületének kikészítésére alkalmazzák. Ezeket a lágy hengereket például vésett mintanyomó acélhengernek nyomva forgatják és így a mintanyomó hengerrel együtt gördülő prést képez, ahol is a lágy henger képezi a vésett mintanyomó henger ellendarabját. A kikészítendő anyagot, például papírzsebkendőt, átbocsátják a hengerek között.

A lágy henger anyagát képező kitöltőanyag attól függ egyrészt, hogy milyen anyagot kell kikészíteni, másrészt attól, hogy milyen tulajdonságokat kívánnak elérni. A legmodernebb papírgyárakban gyapjúpapírral vagy pamutpapírral töltött kalanderhengereket alkalmaznak. Tobbezer pamut- vagy gyapotpapírlapot fűznek fel tengelyirányban a központi tengelyre és ezeket hidraulikus úton összepréselik, ami által egy tömör közegű anyag alakul ki. Az ilyen gyártási eljárások korlátozó tényezőjét jelenti egyrészt a hengerek megengedhető forgási sebessége, másrészt az a nyomás, amellyel a henger töltőanyaga és a kikészítendő anyag terhelhető.

Ezen módszerek közös problémája azonban, hogy végrehajtásukhoz hőre van szükség, vagy pedig hőt termelnek. Ez a hatás káros lehet a henger tartalmára, mivel a hőmérséklet emelkedésével a cellulóz vagy egyéb töltőanyag túlhevülhet és égés indulhat meg. A cellulóz égésének mellékterméke a szén és a víz, és ezek felhalmozása megnövekedett térfogatú folyadékzsákok felhalmozódásához vezethet a töltőanyag belsejében, alapvetően a henger külső palástfelülete mentén, mikor is repedések keletkezhetnek mind a töltőanyag belsejében, mind a henger felületén. Következésképpen a magasabb hőmérsékleten működő hengereket hagyományosan azbesztből készítik. Annak ellenére, hogy ez műszakilag kielégítő megoldás, azonban a hosszú idejű használat miatt esetlegesen fellépő egészségkárosító hatása miatt egyre kevésbé engedik meg használatát.

Az US 292 058 jelű szabadalmi leírás olyan kalandert ismertet, amelynek hengere szintetikus szálas anyagból préselt tárcsákból van kialakítva. A szomszédos tárcsák között szabályos távközönként fém alátétek vannak elhelyezve, amelyek forgásmereven kapcsolódnak a kalander tengelyéhez. így ezek a fém alátétek megakadályozzák a töltőanyagnak a tengelyhez képesti elfordulását. Ez a megoldás sem alkalmas azonban az üzemelés közben a töltőanyagban fejlődő hő hatékony elvezetésére.

Más esetekben a hatékony működéshez nem kell a hőt elvezetni, sőt hevíteni kell a kalander hengerét. Fémből készült kalanderhenger fűtésére alkalmas megoldást ismertet az EP 0 277 905 A2 jelű szabadalmi dokumentum. Itt hengerben kialakított járatokat áramló fűtőközeggel belülről melegítik, a felület túlzott lehűlését indukciós fűtéssel kompenzálják. Ez a megoldás azonban nem alkalmazható a lágy kalanderhengerek töltőanyagában fejlődő hő elvezetésére.

A találmánnyal célunk olyan megoldás kidolgozása, amelynek segítségével hatékonyabban elvezethető a töltőanyagban keletkező hő és ezáltal csökken a hő által okozott károsodás és megnövelhető a kalanderek üzemelési sebessége.

A kitűzött cél eléréséhez a találmány szerint olyan kalanderhengert fejlesztettünk ki, amelynek középponti hosszúkás tengelye, ennek mindkét végén pereme van és a közöttük levő rész töltőanyaggal van kitöltve. A találmány szerinti továbbfejlesztés értelmében a töltőanyagban axiális irányban több, első hővezető elem van elrendezve. A hővezető elemek hővezető kapcsolatban vannak a peremekkel.

A töltőanyaggal kitöltendő tartomány előnyösen a tengely körüli gyűrűs tartomány és a benne elrendezett töltőanyag számos gyűrű alakú tárcsát tartalmaz, amelyek keresztirányban fel vannak fűzve a tengelyre és a tárcsák hidraulikusan össze vannak préselve.

A tárcsák előnyösen szálasanyagúak és cellulóz alapúak.

A találmány értelmében a töltőanyagban előnyösen keresztirányban második hővezető elemek is elrendezhetek. Ezáltal a hőelvezetés tovább javítható.

A második hővezető elemek előnyösen gyűrű alakú fólialapok vagy tárcsák vörösrézből kiképezve, amelyek átmérője kisebb lehet, mint a papírtácsák átmérője és amelyek ugyancsak a tengelyre vannak felfűzve szakaszonként a papírtárcsák között.

Ezen tárcsák vastagsága előnyösen a milliméter törtrésze és axiális irányban szabályos távköznyire vannak egymástól elrendezve, például a henger hossza mentén 6 mm-enként és ezáltal a henger töltőanyaga vörösréz és papír.

A vörösréztárcsák előnyösen termikus kapcsolatban vannak az acéltengellyel, amely önmagában véve is vörösrézzel borítható a vezetőképesség megnövelése érdekében.

Előnyösen az első hővezető elemek fémrudak, előnyösen vörösrézrudak, és átmérőjük előnyösen 13 cm és ezek a rudak egy vagy mindkét oldalról vannak behelyezve a henger töltőanyagába, ami által a rudak részben vagy teljes egészében véve átérnek a kalanderhenger teljes hosszán.

A peremekbe és a henger töltőanyagába előnyösen több lyuk van hosszirányba belefúrva a vörösréz befogadásához és ezáltal minden egyes rúd egy vonalban át van fűzve több vörösréz tárcsán és így a jelenlevő vörösréz tárcsákkal hőátadó kapcsolatban van.

HU 210 295 Β

Minden egyes rúdnak legalább az egyik végét perem fogadja be és így a rudak hőátadó kapcsolatban vannak a peremekkel.

A rudak előnyösen koncentrikus elrendezésben a központi tengely körül vannak elrendezve.

A találmányt a továbbiakban a mellékelt rajzon bemutatott példakénti kiviteli alak kapcsán ismertetjük részletesebben. A rajzon az 1. ábra kalanderhenger hosszmetszete, ahol is az a részlet nagymértékben kinagyítva mutatja a töltőanyagot alkotó lapokat, a 2. ábra az 1. ábra szerinti kalanderhenger keresztmetszeti részlete.

Amint azt az 1. ábra mutatja, az 1 kalanderhengernek hosszúkás üreges és acélból kiképezett középponti 2 tengely van, amelyen acélból készült gyűrű alakú 3 peremek vannak elrendezve, amelyek részben befelé lejtenek a 2 tengely végeihez képest. Ez az elrendezés gyűrű alakú tartományt, vagyis 4 hengert képez a 2 tengely körül, amely szorosan tömörített szálas közegből kialakított 5 töltőanyaggal van itöltve, amely tulajdonképpen nagy mennyiségű pamut vagy gyapjú alapú papírból készített tárcsa alakú 6 lapokat tartalmaz, amelyek keresztirányban vannak felfűzve a 2 tengelyre. Ezek a 6 lapok hidraulikus úton össze vannak tömörítve és ezáltal egy viszonylag merev 5 töltőanyagot képeznek, amelyet kívülről görgőzhető 7 felület határol. A papírból készült 6 lapok közé tömörítés előtt második hővezető elemként gyűrű alakú vörösréz fóliából készített 8 tárcsák vannak felhelyezve, amelyek átmérője kisebb, mint a papírból készített tárcsa alakú 6 lapok átmérője és így nem zavarják meg a 4 henger görgőzhető 7 felszínét. Ezek a gyűrű alakú vörösréz 8 tárcsák vastagságukra nézve a milliméter törtrészét teszik ki és a 2 tengelyen mintegy 6 mm távközönként vannak tengelyirányban elhelyezve az összepréselt 5 töltőanyagon belül. Belső körvonaluk termikusán érintkezik az acél 2 tengely palástjával. Mindegyik 3 peremben kör alakú osztásvonal mentén 9 lyukak vannak kiképezve, amelyek tovább tartanak a 4 henger 5 töltőanyagában. Mintegy 1 cm átmérőjű vörösrézből készített 11 rudak vannak első hővezető elemként behelyezve minden egyes 9 lyukba és így behelyezés után a 11 rudak külső felülete termikus érintkezésben van az 5 töltőanyag vonatkozó részével, valamint a vörösréz 8 tárcsákkal, amelyek szintén át vannak szúrva. A 11 rudak másik végét a másik oldalon levő 3 perem fogadja be.

A 2 tengely 12 végein menesztő alakzat van kiképezve a 2 tengely elforgatásához. Mikor a kalander 4 hengere, illetve annak palástfelületét képező 7 felszín súrlódó kapcsolatban van a kikészítendő anyag felszínével, hő keletkezik a 4 henger 5 tömítőanyagában, különösen annak külső kerülete mentén, de kisebb méretek esetében hő keletkezhet a 4 henger teljes hossza mentén.

Az ismertetett elrendezés esetében a 4 henger 5 töltőanyagában keletkező hő hatékonyabban elvezethető az 1 kalanderről azon hőnyelő rendszer segítségével, amelyet a korábban ismertetett hőelvezető érintkező kapcsolatok létesítenek az egyes elemek között. Nevezetesen a keletkezett hő egyrészt a vörösréz 8 tárcsák, másrészt 11 rudak irányába vándorol, mivel a vörösréz jobb hővezető, mint a papír. A hőnyelő rendszer magában foglalja a vörösréz 8 tárcsákat, amelyek termikus érintkezésben vannak mind az acél 2 tengellyel, mind a vörösréz 11 rudakkal, amelyek viszont termikus érintkezésben vannak a 3 peremekkel. A vörösréz 8 tárcsákról a hő a 2 tengelyben kialakított üreges térbe kerül, de a vörösréz 8 tárcsákról a hőt a vörösréz 11 rudak is elvonják a 3 peremek irányába és a hőáramot az 5 tömítőanyag belsejében, valamint külső környezete közötti hőmérséklet különbség által meghatározott hőmérsékleti gradiens befolyásolja.

Így tehát működés közben a keletkező hő hatékonyabban elvezetődik, a találmány szerinti kalanderhengerek nagyobb sebességgel üzemeltethetők, mint a korábban ismert kalanderhengerek esetében, amelyekben ilyen sebességek esetén égések és repedések alakulnának ki.

Összehasonlító vizsgálatokat végeztünk hagyományos és a találmány szerinti kalanderhengerrel. A hagyományos kalanderhengernek üreges középponti tengelye volt, amelyre vörösréz tárcsák voltak felhelyezve. 250 m/perc kerületi sebességgel működtettük és 1,8 bar nyomású hűtővízzel 85 °C-ra hűtöttük le a központi tengelyen átáramoltatott hűtővízzel. A találmány szerinti kalanderhenger hasonló körülmények között üzemeltetve 55 °C-ra volt lehűthető, vagyis az üzemi hőmérséklet jelentős mértékben mintegy 30 °C értékkel csökkent.

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

Claims (11)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Lágy kalanderhenger, amelynek központi hoszszúkás tengelye, ennek mindkét végén pereme van és a peremek közötti rész töltőanyaggal van kitöltve, azzal jellemezve, hogy a töltőanyagban (5) axiális irányban több első hővezető elem van elrendezve és az első hővezető elemek termikus érintkezésben vannak a peremekkel (3).
2. 2. Az 1. igénypont szerinti lágy kalanderhenger, azzal jellemezve, hogy az első hővezető elemek rudak, amelyek átmérője 10-30 mm.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti lágy kalanderhenger, azzal jellemezve, hogy az első hővezető elemek a kalanderhenger (1) hosszának legalább egy része mentén vannak elrendezve.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti lágy kalanderhenger, azzal jellemezve, hogy az első hővezető elemek a központi hosszúkás tengely (2) körül koncentrikus elrendezésben vannak elhelyezve.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti lágy kalanderhenger, azzal jellemezve, hogy az első hővezető elemek fémből készült rudak (11).
6. 6. Az 5. igénypont szerinti lágy kalanderhenger, azzal jellemezve, hogy az első hővezető elem vörösrézből vagy vörösréz borítással készült rúd (11).

   HU 210 295 Β
7. 7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti lágy kalanderhenger, azzal jellemezve, hogy a töltőanyag (5) tömörített szál.
8. 8. A 7. igénypont szerinti lágy kalanderhenger, azzal jellemezve, hogy a tömörített szál szintetikus szál.
9. 9. A 7. igénypont szerinti lágy kalanderhenger, azzal jellemezve, hogy a tömörített szál cellulóz.
10. 10. A 7. igénypont szerinti lágy kalanderhenger, azzal jellemezve, hogy a tömörített szál gyapjúpapír vagy pamutpapír.
11. 11. Az 1-10. igénypontok bármelyike szerinti lágy kalanderhenger, azzal jellemezve, hogy a töltőanyag5 bán (5) második hővezető elemek vannak, amelyek vörösréz fóliából vagy lapokból készített tárcsák (8), és amelyek lényegében véve merőlegesek az első hőveze-