JPH02182990A - 加熱または冷却ローラー - 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） 本発明は加熱または冷却ローラーに関し、更に詳しくは
、固定軸と、固定軸まわりに位置する回転可能なローラ
ーケースを支持するための少なくとも１つの流体静力学
的または流体動力学的な軸受エレメントと、固定軸およ
び回転可能なローラーケースの間のリング状間隙での通
流が可能で加熱または冷却が可能な熱媒体とを有する加
熱または冷却ローラーに関する。

（従来の技術） この種のローラーは、帯状材料、特に帯状ペーパーの生
産と加工に使用される。この種のローラーは、生産また
は加工される。帯状ペーパーなどの帯状材料の品質に大
きな影響を与える。ローラーケースを加熱または冷却す
ることは、生産または加工される材料に直接的な影響を
与え１時折望ましい影響を与える。

回転可能な外側のローラーケースを通じて加熱される固
定軸を有するローラーは公知である。

ローラーの加熱は、内部的に、つまり流動的な熱媒体、
特に固定軸とローラーケースとの間の間隙に導き入れら
れる熱石油によって行われる。またその加熱は、外部的
に、つまり特に誘導加熱によっても行なわれる。

内部的に加熱されるローラーの欠点は、熱がローラーケ
ースを通って内部から外部へ移動しなければならないに
も拘らず、ケース厚みが機械的強度の上から比較的厚く
なっているため、熱の移動が妨げられることである。ロ
ーラー本体に比較的大きな熱が供給される場合、または
ローラー本体から熱が奪われる場合、必然的に内部から
外部へ大きな温度匂配が生ずる。所定の表面温度を保持
するためには、熱媒体の温度が相応に上げられるか、ま
たは下げられる。

大きな温度匂配が原因となって生じるローラー本体の残
留応力は、特にローラー縁部分の変形の原因となる（「
オツクスボウ効果」）ので、その部分では１品質の低い
帯状材料だけが生産されるという問題がある。

これに対し、米国特許４４５９７２６号にて提案された
ローラーは、熱媒体の供給および排出が、特殊なカップ
と３つのレースとをもつローラーベア　１Ｊングによっ
て行なわれ、それによって上記問題が解決される。

（発明が解決しようとする課題） しかし、上記提案によるローラーは、製造するのに著し
く費用がかかり、実使用上経済的な方法では実現できな
いので、この種のローラーは、今日に至るまで使用され
るに至っていない。

本発明はこのような実情に着目してなされたものであり
、その目的は、公知のローラーの既述の欠点を避けるこ
とができ、特に構成上簡単で実用的な方法で、固定軸を
通る熱媒体の供給と排出とが可能となる加熱または冷却
ローラーを提供することにある。

（課題を解決するだめの手段） 本発明の加熱または冷却ローラーは、固定軸と。

固定軸まわりに位置する回転可能なローラーケースを支
持するための少なくとも１つの流体静力学的または流体
動力学的な軸受エレメントと、固定軸および回転可能な
ローラーケースの間のリング状間隙での通流が可能で加
熱または冷却が可能な熱媒体とを有する加熱または冷却
ローラーであって、ローラーケース（１０）には、軸と
平行な孔（１６）が熱媒体用に設けられ、該熱媒体を供
給または排出するために、固定軸（１２）内の少なくと
も１つの放射状管（１７）と、ローラーケース（１０）
および固定軸（１２）の間の少なくとも１つのリング状
空間（１８）とが設けられている点に特徴を有しており
、そのことによって上記目的が達成される。

（作用） このような加熱または冷却ローラーを用いる場合、熱媒
体の供給は１次のように行なわれる。すなわち、熱媒体
が、固定軸の孔を通り、１つまたは複数の放射状の孔を
通ってリング状空間に導かれることによって行なわれる
。この熱媒体は、外側へはローラーケースまたはそこに
固定される延長部材によって、内側へは固定軸によって
流れが規則される。たとえばラビリンスパツキンのよう
なパツキンは、リング状空間を、外側にあるころがり軸
受に対しても、軸受エレメントをもつ内側のリング状間
隙に対してもシールする。

この用途のパツキンは、特別に高い密閉度を要求される
ことがなく、比較的高い漏れも許容される。いくつかの
用途では、一定の定義された漏れ率が所定の効果を得る
ため、希望される。

軸受エレメントが配置されている外側ケースと固定軸と
の間のリング状間隙は、熱媒体としても使用される水圧
液で一部満たされる。漏れ率が約２０％に調整される場
合、ローラーが起動すると。

ローラーケースおよび固定軸の均一な加熱が保証され、
このことによって摩耗現象が最小に抑えられる。

熱媒体が通流するリング状空間の向こう側のパツキンに
てシールされるリング状中間空間は、冷却された熱媒体
によって洗われ、この方法により。

外側にあるころがり軸受はその過熱が防止される。

孔または管は、熱媒体を、熱媒体導入用に設けられてい
るリング状空間から、ローラーケースに軸と平行に設け
られている孔へと導く。

ローラーの反対側端部にある同一構成のリング状空間を
通り、熱媒体は、再び固定軸の孔に導き入れられ、外に
排出される。

相応の装置には、リング状間隙からの漏れ液のためもあ
って、軸受エレメントが備えられている。

熱媒体が固定軸全体を通って導かれ１作動温度が上がっ
た下がったりするときに、ローラーケースや固定軸を均
一に加熱したり冷却したりすることが重要である。

ローラーケースの軸に平行な孔は、ローラーの端部で次
のように接続することも可能である。すなわち、熱媒体
がおのおの隣の孔に移行されるように接続することも可
能である。相応の装置では。

リング状空間は分割され、隣孔と接続されている孔また
は管が備えられなければならない。熱媒体はまた。固定
軸に戻される前に、各々３つまたはそれ以上の隣の孔を
通流可能である。

熱媒体がローラーケースを通って繰返し導き通されるこ
とは１時間単位ごとに熱媒体のわずかな量をローラーに
導き通すことを可能にする。しかも熱媒体の流速が遅い
ことに起因して、熱媒体からローラーケースへの熱移動
が悪くなることがない。また軸方向での温度低下も避け
られる。

既述の処置により、ローラーが加熱または冷却され、熱
媒体のより低いないしはより高い温度で。

必要な表面温度が達成される。

そのときの熱は、前記孔からローラー表面へ至る道のう
ち、より短い道を移動しなければならないので２本発明
によるローラーでは１表面温度が均一に保たれていると
き、流動性の熱媒体の温度が下げられる（ローラー冷却
時には上げられる）可能性がある。そこで、たとえば１
６０℃のローラー表面温度を得るために、熱媒体は、１
９２℃の温度を備えなければならない。従来の装置では
、２２４℃の熱媒体温度が必要であろう。

熱媒体の温度と必要なローラー表面温度との差を減少さ
せ得ることは、とりわけ次のような利点がある。すなわ
ち、耐熱度（低温に耐える場合も含む）の低い熱媒体が
使用可能であり、温度に依存する熱媒体の寿命が、決定
的に長くなるという利点がある。さらに、熱媒体の温度
が均一に保持されるとき、より高い（ローラー冷却時に
はより低い）表面温度が得られる。そのためエネルギー
の節約が著しい。さらに熱応力と変形が大きければ大き
いほど温度の傾きが大きくなるが、この熱応力と変形（
「オツクスボウ効果」）が小さくなる。これにより、ロ
ーラーの縁部分でも、高品質の帯状材料が生産または加
工されるようになる。

しかも、ローラー加工時には基準温度の低い熱源（たと
えば蒸気）を熱媒体の加熱に使用することも可能である
。

（実施例） 以下１本発明の実施例について説明する。

第１図に示すように、冷却または加熱ローラー１００は
１作動中の機械的安定性が保証されているような壁厚を
もつ管状のローラーケース１０を備えている。該ローラ
ーケース１０には、該ローラーケース１０と一体となる
ような管状の延長部材２０が隣接配置されている。該延
長部材２０の外径は、はぼローラーケース１０の外径と
対応しており、その内径は、ローラーケース１０の内径
より非常に小さく。

従って端部分がブツシュ状となっている。

ローラーケース１０は、中空の固定軸（１２）のまわり
に、流体静力学および／または流体動力学的に働く軸受
エレメント１４を介して支持されるが、咳軸受エレメン
トは、ローラーケース１０の長さ方向に均一に分けられ
て配置されている。

軸受フランジ３４は、一方の端部がねじ３６によって延
長部材２０の前面に固定されている。該軸受フランジ３
４は、そのため、ローラーケース１０と共に固定軸１２
のまわりを回転する。リング状軸受３８は。

固定軸１２の端部と軸受フランジ３４の中間部分との間
に配置されている。

前面７ランジ３７は、軸受フランジ３４の空いている前
面にねじ３９によって取り付けられており、内側の固定
軸１２のまわりに放射状に配置されている。

パツキン２４ａは、前面フランジ３７の内壁と固定軸１
２との間にある。

ローラーケース１０は、多くの軸に平行な孔１６が。

ケース表面付近に設けられている。

前記固定軸１２には、ローラー１００の両端部分３２に
、リング状空間１８につながる少なくとも１つの放射状
管１７が設けられている。これらのリング状空間１８は
、熱媒体をローラーケース１０に供給したり、そこから
取り去ったりする源となる供給／戻し側となって、固定
軸１２に設けた供給管４２とローラーケース１０の放射
状管２６を介してケース表面付近の孔１６とに接続され
ている。

冷却または加熱ローラー１００の供給管４２とは違う側
では、ケース表面付近の孔１６が、前記空間１８と同一
に形成されている中空空間１８に接続されており、該中
空空間１８は、更に排出管４０に接続されている。該排
出管４０は、使用された熱媒体を、再び固定軸１２を通
り抜けさせてローラー１００から導き出す。固定軸１２
内部に設けられた２つの管４０゜４２は、バイブ４１に
よって、互いに分けられている。

各リング状空間１８は、ローラーケース１０ないしは延
長部材２０によって放射状に外側が、固定軸１２によっ
て放射状に内側が、固定軸１２の正面の壁によって軸的
に内側が、並びに、軸受フランジ３４によって軸的に外
側が境界づけられ、パツキン２２ａ。

２２ｂ（具体的にはラビリンスパツキン）が備えられて
いる。ローラーの端の方でもパツキン２４ａ、　２４ｂ
が、熱媒体または軸受オイルの漏れを抑えている。

パツキン２２ｂには、漏れが許容されるので、高いシー
ル性が要求される必要がない。軸受エレメント１４を有
するリング状間隙は、その少なくとも一部が、流動性の
熱媒体と同じ性質の水圧液で満たされている。前記パツ
キン２２ｂにおける約２０％の漏れは、ローラー１００
が起動するときに、ローラーケース１４と固定軸１２と
を均一に加熱するという利点をも生じさせるであろう。

ころがり軸受３８を不必要に熱的に負荷しないために、
該ころがり軸受３８は、固定軸１２の管状熱絶縁２８に
よって、残りのローラー本体から熱技術的に分けられる
。もう１つの処置として、２つのパツキン２２ａ、　２
２ｂの間にあるリング状の中間空間４４には、冷却され
た熱媒体で構成される冷却液が流し通される。

次に、このように構成されたローラーの機能について説
明する。

ローラー１００が作動している間、熱媒体は、固定軸１
２内の供給管４２を通り、放射状管１７．リング状空間
１８および放射状管２６を介して、ケース表面付近の軸
と平行な孔１６に導き入れられる。ローラーの他方の端
では、使われた熱媒体が再び、放射状管２６．相応のリ
ング状空間１８および放射状管１７を通って、固定軸１
２内の排出管４０に導き入れられるが、該排出管４０を
通って、使用された熱媒体はローラー１００から排出さ
れる。

この過程では、パツキン２２ｂを経て一定量の熱媒体が
漏れるが、その漏れにより、軸受エレメント１４を有す
るリング状間隙へも、永続的に熱媒体が供給されるよう
になり、それにより、ローラー１００全体の均一な加熱
ないしは均一な温度が保証されるようになっている。

この過程では、熱媒体の温度は２次のように調節される
。すなわち、ローラー１００の作動温度ができるだけ早
く達成され、その後基準温度に保たれるように調節され
る。加熱過程の間、ローラーケース１０は、すでに作動
に必要な遅い回転速度に加速される。

ころがり軸受け３８を痛めないために、全体の作動の間
、リング状空間４４に冷却液が流し通され。

該ころがり軸受３８を熱い流れから守る。

第２図かられかる。２００で全体が示されているローラ
ーの第２の実施例は、第１図に示す実施例に本質的に対
応している。

２つの実施例の主な違いは、端部５２にあるケース表面
付近の孔１６が、おのおのペアで互いに接続されていて
、熱媒体が、いわば加熱または冷却ループを通って流れ
るようになっていることである。

その場合、熱媒体は、放射状孔１７ａとリング状空間１
８ａとを通って供給され、もう１つのリング状空間１８
ｂと放射状孔１７ｂとを通って、外側の回転可能なロー
ラーケース１０から導き出される。リング状空間１８ａ
、　１８ｂは、もともと第１図から明らかなリング状空
間１８を入れ子５６を使用して細分することによって生
じる。

２つ以上の隣り合う軸と平行な孔１６を互いに接続して
、加熱ループとすることも可能である。

熱媒体を、軸と平行な孔１６を通ってローラーケース１
０へ何回も導き通す場合は１次のような利点がある。す
なわち、熱媒体の流量が少なくされるという利点があり
、しかもそれによって流れ速度が遅くなって熱媒体から
ローラーケース１ｏへの熱移動が減少し、それと共に軸
方向にわたって温度が低下するということがない。熱媒
体を３倍だけ流れ通させる場合、たとえば流量は著しく
減少可能であり、その場合、熱媒体は１通り抜けの間。

たとえばおよそ６℃だけ冷却され、しかもローラー表面
での軸方向の温度差は、はとんど測定されない。

相応の流量の熱媒体を一度だけ、ローラー１００または
２００に通流させたときにも、ローラー１００または２
００の一方の端から他方の端までの間での温度低下は相
応のものとなる。

（発明の効果） 本発明の加熱または冷却ローラーは、固定軸。

固定軸のまわりにある回転可能なローラーケースを支持
するための少なくとも１つの流体静力学的または流体動
力学的な軸受エレメント、および。

固定軸と回転可能なローラーケースとの間のリング状間
隙を流れる加熱または冷却可能な熱媒体を備え、しかも
前記ローラーケースには、熱媒体用の軸に平行な孔が設
けられており、該熱媒体は。

固定軸内の少なくとも１つの放射状管を通り、ローラー
ケースと固定軸との間の少なくとも１つのリング状空間
を通って、供給されたり排出されたりするというように
なっているので１本発明のローラーを加熱または冷却す
るときに該熱媒体は有効に寄与する結果、該熱媒体の温
度と必要なローラー表面温度との差を減少させることが
できる。

従って、耐熱度（低温に耐える場合も含む）の低い経済
的な熱媒体の使用が可能となる。さらにローラーの加熱
または冷却に必要なエネルギーを節約でき、ローラーに
おける熱応力およびそれに基づく変形も小さくなって、
ローラーの縁部分でも高品質の帯状材料の生産または加
工が可能となる。

しかも本発明の加熱または冷却ローラーは、構成上簡単
なものであるので、製造コストも低く、極めて実用的で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のローラーの第１実施例の要部を示す縦
断面図、第２図は本発明のローラーのもう１つの実施例
の要部を示す縦断面図である。 １０・・・ローラーケース、１２・・・固定軸、１４・
・・軸受エレメント、　１６−・・孔、　１７．１７ａ
、　１７ｂ−・・放射状管、１８゜１８ａ。 １８ｂ・・・リング状空間。 ２２ａ。 ２２ｂ・・・パツキン。 ２８・・・熱絶縁。 ３８・・・ころがり軸受。 ４０・・・固定軸中心 部。 以 上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、固定軸と、固定軸まわりに位置する回転可能なロー
   ラーケースを支持するための少なくとも１つの流体静力
   学的または流体動力学的な軸受エレメントと、固定軸お
   よび回転可能なロ−ラーケースの間のリング状間隙での
   通流が可能で加熱または冷却が可能な熱媒体とを有する
   加熱または冷却ローラーであって、ローラーケース（１
   ０）には、軸と平行な孔（１６）が熱媒体用に設けられ
   、該熱媒体を供給または排出するために、固定軸（１２
   ）内の少なくとも１つの放射状管（１７）と、ローラー
   ケース（１０）および固定軸（１２）の間の少なくとも
   １つのリング状空間（１８）とが設けられている加熱ま
   たは冷却ローラー。 ２、請求項１に記載のローラーにおいて、ローラーケー
   ス（１０）に軸と平行に設けられ、取り入れ口として利
   用される少なくとも１つの孔（１６）は、もう１つの孔
   （１６）に接続されており、該孔（１６）は、戻り行程
   路として利用されて少なくとも１つの冷却または加熱ル
   ープが生じるようになっている加熱または冷却ローラー
   。 ３、請求項１または請求項２に記載のローラーにおいて
   、リング状空間（１８）は、ローラーケース（１０）と
   固定軸（１２）との間にあるパッキン（２２ａ、２２ｂ
   ）によってシールされている加熱または冷却ローラー。 ４、請求項１〜請求項３のいずれかに記載のローラーに
   おいて、パッキン（２２ｂ）は、リング状空間（１８）
   に対して所定比率での漏れが許容される加熱または冷却
   ローラー。 ５、請求項１〜請求項４のいずれかに記載のローラーに
   おいて、熱媒体は、１つまたは複数のリング状空間（１
   ８）を経て再び固定軸（１２）に戻される前に、ローラ
   ーの片側から他方の側に伸びる孔（１６）を少なくとも
   一度通って往復案内されるようになっている加熱または
   冷却ローラー。 ６、請求項１〜請求項５のいずれかに記載のローラーに
   おいて、流れ出る熱媒体は、固定軸（１２）の中心部の
   排出管（４０）をゆすぐようになっている加熱または冷
   却ローラー。 ７、請求項１〜請求項６のいずれかに記載のローラーに
   おいて、熱媒体からローラーにまたはその逆に熱移動す
   ることが希望されない箇所、特に外側にあるころがり軸
   受（３８）の部分には、熱絶縁（２８）が施されている
   加熱または冷却ローラー。