JPH01316510A - 静圧内部支持ロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ロール外周使用面を成す、回転する中空ロー
ルと、中空ロールを縦に貫通し、周囲に中空ロールの内
周との間に間隔を残す回転不能なクロスヘッドと、中空
ロールの内周に対する接触面が開放しており、押圧力を
中空ロールの内周に伝達する圧力液を充填することがで
きる、周囲に縁どりした支持ポケットを有し、クロスヘ
ッドに沿って単数側又は複数個の列を成してクロスヘッ
ドに支えられ、圧力液により中空ロールの内周に押圧さ
れる複数個の静圧支持部材と、各支持部材に配属され、
圧力液で充填され、当該の支持部材を他の支持部材に関
係なく調整できる力で中空ロールの内周に押圧するため
の圧力室と、支持ポケットに送られる圧力液のための温
度調節装置とを有する静圧内部支持ロールに関する。

上記のロールはスイス特許第５７７５９８号により公知
である。この場合、支持部材はピストン状に形成され、
クロスヘッドのロールギャップ側に形成されたシリンダ
穴に通される。シリンダ穴の巾の支持プランジャの下に
形成された圧力室から、支持プランジャの中空ロール内
周側に形成された支持ポケットに絞り穴が通っている。

こうして圧力室と支持ポケットが互いに連通し、各支持
プランジャの圧力室から（安定化の理由からたいてい複
数個ある）支持ポケット圧力液があふれ出る。少量の圧
力液が支持ポケットの縁端部を越えて流出し、そこに支
持液膜を形成するから、支持プランジャは作動時に中空
ロールの内周に対して金属摩擦なしに作用する。

互いに独立に個別に又は個別の群毎に又は−斉に圧力液
が供給される単一列の支持プランジャがある。必要なら
ば１本のロールに複数列の支持プランジャが周方向に互
いに違いになっていてもよい。

スイス特許第５７７５９８号で公知の構造では中空ロー
ルの内周とクロスヘッドの間の間１ｇ：目こ溜まる支持
プランジャの漏液が排出され、熱交換器により温度調整
され、貯蔵容器に導き出され、そこからポンプが液を取
り出して、支持プランジャの下の個別圧力室へ再び圧送
する。

公知の構造においては個別支持部材又は支持部材群に異
なる圧力を送ることによって、所定の線圧力分布を調整
することができる。熱交換器により加熱または冷却され
た圧力液から中空ロールの内周への熱伝達によって中空
ロールの外周に所定の温度が現われる。熱交換器が唯一
の温度調整装置を成し、すべての支持プランジャに共通
である前述の構造において、連続帯状材料の幅Ｈにわた
って上記の温度が均一であるという。

このような構造で線圧力分布を変え、例えば特定の支持
部材で圧力液の圧力を高めなければならない場合は、こ
の支持部材の縁端部と中空ロールの内周との間から今ま
で以上の圧力液が流出する。

このためこの支持部材の区域ではより多くの熱が中空ロ
ールの内周に伝達され、中空ロール沿いの温度分布が変
化する。問題の種類の構造においては、熱伝達が支持部
材と中空ロールの内周の間を流れる液量に大いに関係す
るからである。

つまり特定の支持部材で圧力よ温度が互いに独立に変え
られない訳である。線圧力分布の変化は必ず温度分布の
変化も伴なうのである。

個別支持部材又は支持部材群への供給路に、熱交換器に
補設された個別の補助ヒータがそれぞれあって、熱交換
器で得られる温度レベルを補助し−タで修正することに
より上述の不都合を取除こうとする実施態様がスイス特
許第５７７５９８号の第５図に示された。要求が高度な
場合はこの方法は十分でない。なぜなら補助ヒータは温
度状態のすこぶる緩慢な制御しかできない上に、温度変
化と共に圧力液の粘度が変化するので等しい圧力のもと
て支持部材からあふれ出る液量が変化し、こうして圧力
条件への干渉が起こるからである。

従って温度分布と圧力分布の効果的な減結合が与えられ
ない。

西ドイツ特許第２９０２９５６号でも支持プランジャか
ら出る圧力液を温度調整することによって中空ロールの
温度調整が行なわれる。この場合は区間別に別個に調整
可能な補助ヒータが設けられ、温度調整した圧力液が噴
射装置から中空ロールの内周に吹付けられる。

欧州特許出願公開第２０１７８３号でも圧力液の温度調
整を介して中空ロールに熱が伝達される。

温度分布を変更しようとするときは、所定の支持プラン
ジャに貫送される圧力液の量を変える。それによってこ
の場所で働く圧力が変化する。こうして生じる線圧力分
布の変化を補償するために、クロスヘッドの反対側に別
の支持部材列が設けられ、線圧力分布に生じる変化をこ
れが自動的に補償する。このようにして圧力液の温度を
変えずに、ロール外周面の温度調整を変更することがで
きる。

最初に西ドイツ特許第２５０３０５１号では支持部材で
温度調整が全く行なわれず、クロスヘッドの反対側に形
成された、支持部材と同様の構造の熱伝達部材列に温度
調整した圧力液を送ることによって温度調整が行なわれ
る。

最後に挙げた３件の実施態様に共通するのは、中空ロー
ルの内部のいずれにしても狭い場所に補助部品を格納し
なければならないことである。しかも補助部品がクロス
ヘッドに穴を必要とする場合は、クロスヘッドを不当に
弱める。補助部品によって生じる付加支出が大きい。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の根底にあるのは、中空ロール沿いの線圧力分布
及び温度分布を互いに独立に簡単に調整することができ
るように口頭に挙げた種類のロールを改良する課題であ
る。

〔課題を解決するための手段、作用、 発明の効果〕

少くとも１個の支持部材で圧力室が支持ポケットから分
離され、支持ポケットに送られる圧力液のために流Ｍ１
５Ｍ整装置が設けられることによって上記の課題が解決
される。

支持ポケットに送られる圧力液と圧力室に送られる圧力
液を分離すると共に、支持ポケットに送られる圧力液の
流量を調整することによって、支持ポケットの縁端を越
えて流出する圧力液量は支持部材の支持力が変化しても
もはや変化しない。

この液量が支圧によって左右された従来は、支持力の変
化が伝達される熱量の予期せぬ変化を招いたのである。

圧力室の圧力は支正にとって決定的である。圧力室内の
圧力液は中空ロールとクロスヘッドの間の間隙に流出し
ないから、熱伝達に関与しない。圧力室の圧力を増加し
たとき、支持ポケットに貫送される液量はそのままだが
、その圧力は圧力室の圧力に対応して変動する。

支持部祠によって伝達される熱量は、このようにしてこ
の支持部材の支圧の変化に影響されないのである。従っ
て補償１］的のために発熱体又は補助支持部材列の形の
補助部品を必要とせずに、線圧力分布と温度分布が互い
に独立に調整される。

支持ポケットに送られる圧力液と圧力室の圧力液を分離
し、液量を調整するという思想自体は欧州特許出願公開
第２５２２５１号により公知である。しかしこの公報で
は、取られる処置がポンプエネルギーの節約の観点に立
つものである。本発明は問題の種類の温度調整式ロール
にこの思想を適用し、こうして簡単に加熱式ロールの機
能の大幅な改善を得るものである。

各支持部材に独自の温度の調整装置を配属し、異なる温
度調整装置を互いに独立に調整することができるならば
、本発明が一般的な形で実現される。圧力分布が変化し
ても影響されない温度分布がこうして得られる。実際に
は、線圧力分布が変化しても使用幅に所定の温度をなる
べく均一に維持することが問題になる比較的簡単な場合
が最も多い。

このような場合には請求項２に基づく簡素化した実施態
様が考えられる°。即ち各個別供給路に別個の温度装置
があるのではなくて、１個の共通の温度調整装置が複数
個又はすべての支持部材に作用するのである。例えばロ
ールのすべての内側の支持部材が共通の温度調整装置に
接続され、一方、外側の２つの支持部材は、周縁効果を
補償するために、それぞれ独自の温度調整装置を有する
配列が考えられる。

用途によっては温度の均一性と定常性の要求が大きい。

たとえばいイ〕ゆるフェルトカレンダに使用されるロー
ルがそうである。その場合は２５０℃程度のロール表面
温度で操作され、使用幅にわたって１℃程度の温度定常
性が要求される。ロール長が数メートルで少からぬ使用
速度の場合は、これは困難なことである。比較的僅少な
効果が既に重大な温度変動をもたらすことがある。この
ことは例えば二次的効果について言える。二次効果とは
、圧力の変化と共に支持部材の接触面と中空−ルの内周
の間のギャップの゛大きさがやや変化し、それと共にギ
ャップを貫通する圧力液の流体力学的摩擦によって生じ
る熱の割合も変化することを言う。支持ポケットに送ら
れる圧力液の異なる温度での粘度の変化もギャップと温
度分布に影響する。

このような副次的効果によって中空ロール沿いに温度差
が生じ、複数個の支持部材に共通の温度調整装置がある
場合にこの温度差が均一な温度を妨げなるならば、請求
項３の実施態様に基づき支持部材への供給路で共通の温
度調整装置に個別温度調整装置を後置すればよい。

この個別温度調整装置は専ら二次効果の抑制のために使
用されるものであり、従って大きな能力を発揮すること
ができないでもよい。例えば特定の管路の加熱スリーブ
又は液中に突出する小型加熱カートリッジで十分である
。

支持ポケットへの供給路に必要な絞り装置が圧力液の粘
度、それと共に温度と無関係であるようにするために、
絞り穴の代わりに絞り板を使用することが好ましい。即
ち狭い横断面が供給路の縦方向に作かな伸長しか持たな
い構造である（請求項４）。

〔実施例〕

図面に本発明の実施例の略図を示す。

第１図に全体を符号１００で示したロールは回転不能な
クロスヘッド１を具備する。クロスヘッドｌは回転する
中空ロール２を、全周に間隔を置いて縦に貫通する。中
空ロール２から突出するクロスヘッド１の端部１′は、
図示しないがロールスタンド又はカレンダの揺れ腕に又
は類似の仕方で支承される。

第１図の中空ロール２の左端に示した実施態様では、中
空ロール２がロール軸受３を介してクロスヘッド１に支
承される。中空ロール２の右端では、中空ロール２が軸
受４を介してガイドリング５に支承され、リング５はク
ロスヘッド１に対して上から下へ幾らか変位可能である
が回転することはできない。クロスヘッド１の２個の相
対する扁平部６の形の直線案内がクロスヘッド１に設け
られ、ガイドリング５の図示しない適当な案内面がこの
扁平部に沿って摺動することができる。軸受３はロール
１００の作用方向の力を中空ロール２からクロスヘッド
１に伝達することができるが、軸受４は作用面に対して
垂直の案内の役割しかない。ガイドリング５が変位可能
であるので、作用面で中空ロール２からクロスヘッドへ
力を伝達することができない。もちろん実際のロールで
は中空ロールの両端の構造は同じである。第１図の図示
は、本発明の適用が考えられる種類のロールを説明する
ためのものに過ぎない。

第１図の実施例では中空ロール２の全長にわたって８個
の支持部材１０が均一な間隔で分布するように配列され
てクロスヘッドｌに支えられ、その支持面７が中空ロー
ル２の内周８に当接する。

支持部材１０は共通の供給路９．１１と、それぞれ個別
支持部材１０へ分岐する分岐路１２．１３を介して、２
つの別個の圧力液の供給を受ける。

圧力液は一方では支持部材１０を中空ロール２の内周８
に押圧し、他方ではこの内周８に沿って支持部材１０を
支える役割をする。

第１図に示す実施例ではロールギャップ１４が上に配置
されている。即ち相手ロールが上から中空ロール２の外
周使用面に当接する。このため中空ロール２に対して分
布荷重が生じ、ｆ１１空ロールの縦の伸長の内側区域で
支持部材１０によって吸収され、クロスヘッド１に伝達
される。クロスへラド１がこの分布荷重のもとでたわむ
から、中空ロールは荷重による変形を免れる。

第２図に個別支持部材１０を示す。支持部材１０は作用
方向と平行の軸線１５を有し、この軸線に沿って中心盲
穴１７が設けられている。左側に示す実施例では盲穴１
７の、第２図で上側の端部から絞り通路１８が延出して
おり、支持ポケット２０に接続している。支持部材１０
の外被１６は第３図で明らかなようにおおむね正方形の
輪郭を有し、中空ロール２の内周８に而して支持面を成
す接触面１つは、内周８に対応してわん曲している。即
ち内周８に相当する直径と、軸線１５に対して垂直の軸
線を持つ円筒形を成す。

接触面１９に４個の互いに隔離され、周囲に縁どりされ
た扁平な支持ポケット２０が凹設されており、絞り穴１
８のそれぞれ１つを介して穴１７と連通ずる。４個の支
持ポケット２０があることは、均一なギャップ幅ｈ（第
２図）で内周に接するという点で支持部材１０の安定化
に役立つ。

絞り穴の絞り効果は粘度に関係する。考えられる圧力液
の粘度は更にその温度に関係する。従って圧力は等しい
か温度が異なる圧力液を穴１７に給送ずれば、絞り穴１
８で生じる圧力降下は様々であり、支持ポケット２０の
圧力に対して影響が生じる。これを回避するために、粘
度にほとんど無関係の絞り効果をもたらす絞り板を絞り
部材として使用する。そこで第２図の穴１７の右側には
右側支持ポケット２０に通じる供給路３８に絞り板３８
を代案の絞り部材として示した。実際にはもちろん４個
のすべての支持ポケット２０に絞り板３９が使用される
。温度が激しく変化する圧力液を個別支持部材には供給
しなければならず、しかも圧力分布を巻き添えにしては
ならない場合に、この絞り板が望ましい。

第２図によれば支持ポケット２０の下で外被１６の中に
、軸線１５と同心の環状シリンダ２１が形成される。パ
ツキン２２により密封され、クロスヘッド１の上側に’
ｆ’Ｅｊｌして固定された環状ピストン２３が上記の環
状シリンダに係合する。こうして支持部材１０の外被１
６は環状ピストン２３上で軸線１５と平行に変位するこ
とができる。

環状ピストン２３は分岐路１３と連通ずる軸平行の穴２
４を有するから、環状ピストン２３の上に形成された、
穴２４以外は閉じた圧力室２５が供給路１１に接続され
る。これに対して環状ピストン２３の内部に向かって開
放した穴１７はそこに開口する分岐路１２と連通し、こ
うしで供給路９と連通する。

ロール１００の機能を第４図に基づいて説明する。ポン
プ３０が貯蔵容器２６から液を取り出して熱交換器２７
に通す。加圧された液はここで３００℃の範囲の高い温
度に熱せられる。もちろんこれより低い温度及び環境温
度以下への液の冷却も可能である。液は熱交換器２７を
退出した後、温度調整された圧力液として導路９に到達
し、ここから分岐路１２を経て個別支持部材の穴１７へ
送られ、そこから通路１８．３８を経て支持ポケット２
０に到達する。支持ポケット２０は接触面１９によって
周囲に縁どりされ、中空ロール２の内周面８におおむね
密接するから、中空ロール２の内周８に対して流体静圧
を働かせる圧力が支持ポケット２０の中に形成される。

圧力が上昇すると内周８が接触面１９からやや浮き上る
から、圧力液が個別支持ポケット２０から周縁部を越え
て外へ流出する。絞り要素１８．３９があるため支持ポ
ケット２０の中の圧力はその時直ちに低下するから、接
触面１９と内周面８の間のギャップｈが再び減少する。

こうして一定の大きさのギャップｈを白゛する平衡状態
が現われる。

重要なのは、ポンプ３０が流量調整装置をなすことであ
る。即ちポンプ自体が流量調整ポンプであるか、又はポ
ンプに流量調整弁が後置される。

こうしてポンプ３０はあらゆる逆圧のもとて常に一定量
の圧力液を供給路９に、それと共に個別支持部材１０の
支持ポケット２０に送出する訳である。

ポンプ４０も貯蔵容器２６から液を取り出す。

ポンプ４０に圧カニＪ３整弁２８が後置されているから
、導路１１に所定の圧力の圧力液が到達する。

この圧力は分岐路１３を経て個別支持部材１０の圧力室
２５に伝達される。

図示の極めて簡単な実施例ではすべての支持部材に等し
い圧力が負荷される。

圧力室２５の圧力は、支持部材１０の外被１６を中空ロ
ール２の内周８に押圧する力を決定する。

それに従って支持ポケット２０には、接触面１９の遊離
とそれに応じたギャップｈの形成を生じる力が現われる
。圧力調整弁２８で圧力を高めるときは、流量調整ポン
プがより多くの出力を持たなければならない。ポンプは
上昇した圧力に抗して等量の圧力液を送り出さなければ
ならないからである。支持ポケット２０の縁端の接触面
１９を越えて流出する圧力液量は熱交換器２７で温度調
整されており、圧力調整弁２８で調整されるすべての圧
力のもとで等しい。この液量が中空ロール２への熱伝達
を決定する。従ってこの熱伝達は圧力２１ｇ１弁２８で
の圧力の変化に影響されない。

第４図のロール１００は目標値実際値比較がない単一ゾ
ーン構造である。第４図に破線で示唆した装置２９で整
定温度の修正を行なうことができない。

支持部材１０からギャップｈを経てあふれ出る漏液はク
ロスヘッド１と中空ロール２の間の間隙３１から管路３
２を経て抽出され、再び貯蔵容器２６へ返送される。

第５図にロール２００の形の改良実施態様を示す。８個
の支持部材１０がそれぞれ隣接し合う支持部材１０の４
つの群１０′にまとめられる。各群は支持ポケット２０
又は圧力室２５のための独臼の供給路９１、１１１　、
ｇ２，１１２　；ｇ３゜１１３　　；９１ｌ　　１１’
を有する。

流量調整ポンプ３０は貯蔵容器２６から液を取り出し、
逆圧に依存する不定の圧力にする。ポンプは、すべての
逆圧のもとて一定不変の流量のこの圧力液を熱交換器２
７に通した後、分岐管３７に送る。ここで流量が、°４
つの群１０′に属する４個の供給路９１．ｇ２．ｇ３，
９４に分割される。圧力液は個別支持部材１０に到達す
る前に個別温度：ｊ！Ｊ整装蓋装置３３１３２，３３３
，３３４を通過する。これらの温度調整装置の内の各々
１個が供給路９１，９２．９３．９４のそれぞれに配設
されている。装置３３１．３３２，３３３　。

３３４は制御装置３４１．３４２．３４３１３４４によ
って制御される。制御装置は図示しないコンピュータか
ら信号を受領する。コンピュータ又は温度測定装置３５
からΔ１１定値を受領する。

温度測定装置３５は中空ロール２の外側に沿って往復動
させられ、その温度分布を検出する。中空ロール２に沿
った温度分布を再び所望の、例えば均一な経路に戻すた
・めに、図示しないコンビュータカｎ？：Ｊ　別供給路
９１．９２．９３．９４　（７）圧力液の温度に行なう
べき変更を計算する。

また支持部材１０の４つの群１０′に４個の互いに独立
に操作し得る圧力藉整弁２８１，２８２．２８３．２８
４が配属され、ポンプ４０によって生じた、供給路１１
１，１１２，１１３，１１４の圧力液を互いに独立に所
望の圧力にすることができる。圧力調整弁２８１，２８
２，２８３゜２８４を適当に操作することによって生じ
る線圧力分布の変化は、温度分布を何ら変化しない。個
別支持部材１０から流出する圧力液量が常に一定だから
である。

装置３３１，３３２，３３３，３３４で行なわれる温度
分布の調節は、もちろん中空ロール２の全長にわたって
なるべく均一な温度を生じるためにも、また縁端部の温
度の下降又は上昇により故意に不均一な温度分布を生じ
させるためにも利用される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づくロールの縦断面図、第２図は第
１図に見られる支持部材の内の１個の縦断面図、第３図
は第２図の支持部材の上から見た平面図、第４図はすべ
ての支持部材に共通の温度、ｉ！Ｊ！装置を有するロー
ルの図、第５図は共通の温度：Ａ整装置と群毎に後置さ
れた個別温度：Ｊ８整装置を有するロールの図である。 １０・・・支持部材、２０・・・支持ポケット、２５・
・・圧力室、３０・・・流量調整装置。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ロール外周使用面を成す、回転する中空ロールと、
   中空ロールを縦に貫通し、周囲に中空ロールの内周との
   間に間隔を残す回転不能なクロスヘッドと、中空ロール
   の内周に対する接触面が開放しており、押圧力を中空ロ
   ールの内周に伝達する圧力液を充填することができる、
   周囲に縁どりした支持ポケットを有し、クロスヘッドに
   沿って列を成してクロスヘッドに支えられ、圧力液によ
   り中空ロールの内周に押圧される複数個の静圧支持部材
   を、各支持部材に配属され、圧力液が充填され、当該の
   支持部材を他の支持部材に関係なく調整できる力で中空
   ロールの内周に押圧するための圧力室と、支持ポケット
   に送られる圧力液のための温度調節装置とを有する静圧
   内部支持ロールにおいて、少くとも１個の支持部材（１
   ０）で圧力室（２５）が支持ポケット（２０）から分離
   され、支持ポケット（２０）に送られる圧力液のための
   流量調整装置（３０）が設けられていることを特徴とす
   るロール。 ２）複数個の支持部材（１０）の支持ポケット（２０）
   に通じる分岐路（１２）が、共通の温度調節装置（２７
   ）を備えた共通の供給路（９）に接続されていることを
   特徴とする、請求項１に記載のロール。 ３）少くとも１個の支持部材（１０）に通じる供給路（
   ９＾１、９＾２、９＾３、９＾４）で個別温度調節装置
   （３３＾１、３３＾２、３３＾３、３３＾４）が共通の
   温度調節装置（２７）に後置されていることを特徴とす
   る、請求項２に記載のロール。 ４）少くとも１個の支持ポケット（２０）で圧力液供給
   路（３８）に絞り板（３９）が配設されていることを特
   徴とする、請求項１ないし３のいずれか１に記載のロー
   ル。