JPH1089825A

JPH1089825A - ロール

Info

Publication number: JPH1089825A
Application number: JP9154656A
Authority: JP
Inventors: Rolf Van Dr Haag; ファンハーグロルフ
Original assignee: Voith Sulzer Finishing GmbH
Current assignee: Voith Sulzer Finishing GmbH
Priority date: 1996-06-21
Filing date: 1997-06-12
Publication date: 1998-04-10
Anticipated expiration: 2017-06-12
Also published as: DE59708042D1; EP0814196A2; EP0814196A3; US6405790B1; DE19624737A1; CA2208293A1; EP0814196B1; JP3373758B2

Abstract

(57)【要約】【課題】外面に弾性皮膜(22)を有するロール(1)を簡
単な措置で冷却可能とすること。【解決手段】このロール(1)は、外面に弾性皮膜(22)
を有し、密閉された内部空間(11)を取り囲むロール管
(2)を備え、この内部空間に揮発性液体(12)と熱交換器
(14)とが配置されている。ロール(1)が回転駆動される
と、内部空間(11)に封入された液体(12)が遠心力によっ
てロール管(2)の内面(13)に押しつけられた均一な液膜
を形成し、運転中の変形作用によって発生する弾性皮膜
(22)の熱がロ液膜に伝達されて、液が蒸発し、内部空間
(11)に充満した蒸気が熱交換器(14)で冷媒に熱を伝達
し、冷媒が熱を外部に運び去る。熱交換機器(14)で凝縮
した液体(12)は遠心力ではね飛ばされてロール管の内面
(13)に戻る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、外面に弾性皮膜を
有するロール管を備えたロールに関する。

【０００２】

【従来の技術、及び発明が解決しようとする課題】この
ようなロールは、例えばスーパカレンダ又はソフトカレ
ンダにおいて使用されている。それらは弾性表面を有す
るため、しばしば「軟質ロール」とも称される。この軟
質ロールがいわゆる「硬質ロール」との間でロール間隙
を形成し、このロール間隙に材料ウェブ、例えば紙シー
トを通し、加圧、及び必要に応じて加熱することにより
シート表面が平滑化処理される。

【０００３】運転中、ロールの表面は、特に弾性皮膜内
に生ずる変形作用により発熱する。発熱によって弾性皮
膜が高温となると、皮膜の破損に対する安全性が著しく
低下する。

【０００４】静液圧式又は動液圧式支持要素によってロ
ール外被が支持されたたわみ調整ロール又は曲げ補償ロ
ールのロール外被としてこのロール管が使用される場合
は、作動油によってロールの内部から熱を排出すること
ができる。しかし、このような温度安定措置は、曲げ調
整ロールにおいて、いわば付随的に発生する熱に対する
措置としては比較的費用がかかる。

【０００５】「硬質ロール」において、ロール外皮に熱
媒体又は冷媒を貫流させる周辺流路を設けることが公知
である。しかし、ロールの幅方向に温度分布が不均一と
ならないように、熱吸収又は熱放出を行う媒体の流路を
比較的狭い間隔で設けねばならない。またこれで冷却す
る場合、周辺流路を貫流する冷媒の温度上昇を１℃か、
せいぜい２℃以下としなければならない。そのため必要
冷媒量が多くなる。

【０００６】最後に、外部からの冷気の吹き付けや冷却
液の噴霧によってもロールを冷却できる。しかしこの冷
却措置には制約がある。特に冷却液を噴霧する場合、こ
の冷却液が処理中の材料ウェブに達して、ウェブを濡ら
す危険性がある。

【０００７】従って、本発明の課題は、外面に弾性被膜
を有する軟質ロールをより簡単な措置で冷却可能とする
ことである。

【０００８】

【課題を解決するための手段、及び発明の実施の形態】
上記の課題は本発明により達成される。即ち請求項１に
記載のとおり、本発明のロール(1)は、外面に弾性皮膜
を有し、密閉された内部空間を取り囲むロール管(12)を
備え、この内部空間に揮発性液体と熱交換器とが配置さ
れている。

【０００９】運転中、ロール、即ちロール管が回転す
る。すると内部空間に封入された揮発性液体は遠心力の
作用を受けてロール管の内面に押し付けられる。そして
そこで液膜を形成する。そのため、厚さ数ミリメートル
の液膜を生じる程度の量の液体を内部空間に封入してお
くことが望ましい。外部の熱はロール管を通して液体に
伝達され、液体が蒸発する。蒸発した液体、つまり液体
蒸気は熱交換器に達し、そこで熱が冷媒に伝達され。冷
媒によって熱は熱交換器から外部排出され、即ち内部空
間から除去される。そして内部空間に充満した蒸気は熱
交換器で凝縮する。凝縮液は遠心力によって次に再び内
部空間の周壁、即ちロール管の内面に達し、以上の冷却
サイクルを繰り返す。

【００１０】このような構成により、ロール管のきわめ
て強力な冷却が比較的簡単な措置によって達成される。
遠心力により、ロール管の内面に液膜が均一に生じるの
で、ロール管の軸方向及び周方向に、温度を均一に保つ
ことができる程度に、ほぼ均一な熱除去が行われる。

【００１１】請求項２に記載のとおり、熱交換器は、液
体の凝縮温度よりも低い温度にまで冷却できることが望
ましい。これにより、蒸気を凝縮させるだけでなく、凝
縮液を更に冷却することができる。こうしてロール管と
熱交換器との間の温度差を一層大きくすることができ、
冷却能力が向上する。なぜならば、熱交換器が一層多く
の熱量を除去できるからである。

【００１２】請求項３に記載のとおり、内部空間は気密
状態で密閉されていることが望ましい。これにより、液
の循環路が閉じられ、液、即ち「冷媒」が失われない。
この場合、冷媒として水だけではなく、例えば、より沸
点の低い他の液体を使用することもできる。ロール管の
内部空間に封入する液体を選定することによって、ロー
ル管の温度を一定範囲内で調整することができる。

【００１３】請求項４に記載のとおり、ロールがジャー
ナルで支承されており、ジャーナル又はその結合部分
で、内部空間の軸方向の両端が密閉されていることが望
ましい。こうして、全体が気密状態で密閉された内部空
間が簡単に形成される。このようなジャーナル支承ロー
ルは重量をきわめて小さくできる特長を有し、ロール重
量の影響を少なくできるため、カレンダ内で希望する急
峻な特性曲線を得ることができる。このようなロールの
内部空間に付加的に配置される熱交換器によって、ロー
ルを簡単に冷却できるため、運転中の変形作用によって
弾性皮膜が発熱しても、皮膜を危険に曝すような温度に
達しない。

【００１４】請求項５に記載のとおり、熱交換器とロー
ル管は共に回転可能となっている。これは２つの利点を
有する。一方の利点は、ロール管に対する熱交換器の密
封を容易とすることである。熱交換器がロール管に固定
された状態で取り付けられていると、熱交換器は内部空
間内でいわば固定的に保持され、相互に移動する部材の
間の密封が不要である。他方の利点は、熱交換器が回転
することにより、熱交換器で凝縮する液体の分布が向上
する。蒸気の凝縮によって熱交換器に生じた液滴は比較
的迅速に再びロール管の内面に向かってはね飛ばされ、
そこで再び蒸発する。こうして内部空間内の冷媒循環回
路は一種のポンプの働きをする。

【００１５】請求項６に記載のとおり、熱交換器に外部
から冷媒が供給可能となっている。冷媒の使用は、ロー
ル管の内部空間から熱を排出するための比較的簡単な手
段である。負の温度係数を有する電気素子も使用するこ
ともできる。しかし、排出すべき熱量に対して費用支出
が比較的大きくなる。冷媒、例えば冷却液は熱交換器内
での温度上昇を比較的大きくすることができる。ここで
は温度上昇を１℃又は２℃に制限する必要はない。むし
ろ冷却液の温度上昇を10℃、20℃又はそれ以上とするこ
とができる。このように冷却液の温度上昇を比較的大き
くすることができるため、同じ熱量を排出するために熱
交換器に流す冷却液の体積流量を、それに応じて少なく
することができる。しかしロール管内の温度分布が不均
一となる危険性は生じない。

【００１６】請求項７に記載のとおり、ジャーナルの少
なくとも１方に冷媒用回転導入部が設けられていること
が望ましい。このような回転導入部は一般に公知であ
る。この場合、導入するのが液体であるため、密封問題
は気体を導入する場合ほどの困難性はない。回転導入部
は、内部空間と連通していない熱交換器側に配置されて
いる。これにより、気体又は蒸気がこの回転導入部を通
じて内部空間から逃散する危険性が生じない。

【００１７】熱交換器は、請求項８に記載のとおり、渦
巻管として構成されていのが有利である。熱交換器は軸
方向に一定範囲にわたって延長することができる。供給
された冷媒と内部空間内の蒸気との間の熱交換面はこう
して簡単に拡大することができる。

【００１８】また、請求項９に記載のとおり、内部空間
に真空排気装置が設けられていることが望ましい。この
排気装置によって内部空間内の圧力を低下させることが
でき、内部空間内に封入されている液体の沸点を低下さ
せることができる。従って、これによってもロール管の
温度を調節することができる。圧力が低ければ低いほ
ど、それだけ早く液体が蒸発する。つまり、蒸発時に最
大の熱量が「消費」されるため、ロール管の温度を良好
な近似で内部空間内の液体の沸点近傍に維持することが
できる。

【００１９】請求項１０に記載のとおり、弾性皮膜が合
成樹脂から形成されている。合成樹脂として例えばエポ
キシ樹脂が考慮に値する。合成樹脂皮膜は高弾性に構成
することができる。

【００２０】ロールには、請求項１１に記載のとおり、
回転駆動装置が設けられていることが望ましい。材料ウ
ェブをロール間隙に通す前、又はロール間隙を閉じる前
に、この駆動装置でロールを回転させ、運転開始後、冷
却が直ちに開始されるよう、本来のカレンダ仕上運転の
開始前にロール管の内面に液膜を生成しておくことがで
きる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面に基づ
いて説明する。

【００２２】ロール１はロール管２を有し、このロール
管はジャーナル３、４を介して詳細には図示していない
カレンダの軸受５、６内で支承されている。

【００２３】略示された第２ロール８との間のロール間
隙７を開閉するために、軸受５、６は、必要に応じて、
上下方向への昇降、又は水平方向への移動によって調整
することができる。

【００２４】ジャーナル３、４はロール側の末端がロー
ル管２の直径と同程度にまで拡大されて、壁９、10を形
成しており、これらの壁がロール管２と共に内部空間11
を取り囲み、即ち密閉する。

【００２５】この密閉された内部空間11に所定量の揮発
性液体12、例えば水が封入されている。液体量は、運転
時、即ちロールの回転時に、ロール管２の内面13に厚さ
数ミリメートルの液膜を生じる程度の量でよい。図で
は、このことがロール管の内面13の上側と下側に当該液
膜12が波形で図示されているが、これは液膜12の存在を
明確にするためであり、そこに波形表面が生じるわけで
はない。

【００２６】更に、略示したように、内部空間11内に突
入した熱交換器14は渦巻管として構成されている。この
熱交換器14は、内部空間11内の軸方向に特定の区間にわ
たって突入している。

【００２７】熱交換器14は、左側ジャーナル４内に通さ
れる接続部15、16を備えている。ここには静的シール17
が設けられており、内部空間11は事実上気密状態に密閉
されている。この場合、ジャーナル４は非駆動側又は運
転者側に配置されていることが望ましい。

【００２８】矢印で略示したように、これらの接続部1
5、16を通して冷媒18をそれぞれ供給排出することがで
きる。この場合も冷媒として、例えば、水を使用するこ
とができる。冷媒の供給排出は、公知の回転導入部19を
通して行われる。この回転導入部では、相互に移動する
部材の間が密封されねばならない。しかし、この回転導
入部は内部空間11に連通していないため密封に問題はな
い。回転導入部19からは、内部空間11に連通していない
熱交換器14の側にのみ、液体又は気体の流入が可能とな
っている。

【００２９】内部空間11は更に排気弁20を介して排気管
21に接続されている。この排気管21は、例えば真空ポン
プ、場合によっては手動式真空ポンプに接続されてい
る。排気弁20が開くと、内部空間11内の圧力が下がり、
これにより内部空間内の液体12の沸点を下げることがで
きる。

【００３０】ロール管２の外面は、合成樹脂、例えばエ
ポキシ樹脂によって形成された弾性皮膜22を備えてい
る。運転時、即ち２つのロール１、８が協働するとき、
皮膜22が変形作用を受ける。その際の発熱が皮膜22の温
度、及びロール管２の温度も高める。

【００３１】しかし運転時には、ロール１の回転による
遠心力によりロール管２の内面13に液膜が形成される。
そして内面13に密着した液体が暖められて沸点に達しす
ると蒸発する。適切な液体を選択することにより、また
内部空間11内の適切な圧力を選定することによって、沸
点を適切な値に調整することができる。

【００３２】液体12は、蒸発するときにロール管２から
熱を奪い、内部空間11が液体12の蒸気で満たされる。こ
の蒸気が熱交換器14で凝縮する。このために熱交換器に
は冷媒、例えば冷水が貫流している。熱交換器14はロー
ル管２と共に回転しているため、凝縮液は、遠心力によ
ってはね飛ばされて再びロール管２の内面13に戻り、そ
こで再び蒸発する。

【００３３】熱交換器14を貫流する液体はロール１の表
面に全く接触しないため、この液体には熱交換器14内で
の大きな温度上昇、即ち10℃、20℃又はそれ以上の温度
上昇が許容される。このように冷却液の大きな温度上昇
が許容されるため、熱交換器14を貫流する液体の体積流
量を微量に抑えることができる。つまり微量の冷却液を
回転導入部19に通すだけでよいため、これによっても回
転導入部19の密封が一層容易となる。

【００３４】内部空間11は気密状態に密閉されているた
め、ロール管２の内面13−熱交換器14−内面13という閉
じた循環回路が形成される。この場合、水以外の液体1
2、例えばアルコール又はその他の炭化水素も使用する
ことができる。

【００３５】更に、ロール１を回転運動させる駆動装置
23が設けられている。この駆動装置23は例えばジャーナ
ル３を駆動する。そして、ロール間隙７が閉じる前に、
ロール１の回転運動を既に開始して液膜を形成しておく
ことができる。つまり、運転開始前に既にロールの冷却
を始めることができる。しかしロール管２の内面で液体
が蒸発しない限り熱交換が生じないため、熱交換器14を
貫流する冷媒が加熱されることはない。他方でロール管
２の過度な冷却、即ち、これに付属する皮膜２２の過度
な冷却が生じることもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】ロールの略示横断面図である。

【符号の説明】

１・・・ロール２・・・ロール管３、４・・・ジャーナル５、６・・・軸受７・・・ロール間隙８・・・第２ロール９、10・・・端壁 11・・・内部空間 12・・・揮発性液体 13・・・ロール管の内面 14・・・熱交換器 15、16・・・接続部 18・・・冷媒 20・・・排気弁 21・・・真空排気管 22・・・皮膜 23・・・駆動装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外面に弾性皮膜(22)を有し、密閉された
内部空間(11)を取り囲むロール管(12)を備え、この内部
空間に揮発性液体(12)と熱交換器(14)とが配置されてい
ることを特徴とするロール(1)。
【請求項２】前記熱交換器(14)が液体(12)の凝縮温度
よりも低い温度に冷却可能であることを特徴とする請求
項１記載のロール。
【請求項３】前記内部空間(11)が気密状態に密閉され
ていることを特徴とする請求項１又は２に記載のロー
ル。
【請求項４】ロールがジャーナル(3, 4)で支承されて
おり、ジャーナル又はその結合部分(9,10)で、前記内部
空間(11)の軸方向の両端が密閉されていることを特徴と
する請求項１〜３のいずれか１項に記載のロール。
【請求項５】前記熱交換器(14)がロール管(2)と共に
回転可能であることを特徴とする請求項１〜４のいずれ
か１項に記載のロール。
【請求項６】前記熱交換器(14)に外部から冷媒(18)が
供給可能であることを特徴とする請求項１〜５のいずれ
か１項に記載のロール。
【請求項７】前記ジャーナル(3, 4)の少なくとも１方
に、冷媒(18)の回転導入部(19)が設けられていることを
特徴とする請求項６記載のロール。
【請求項８】前記熱交換器(14)が渦巻管として構成さ
れていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項
に記載のロール。
【請求項９】前記内部空間(11)に真空排気装置(20, 2
1)が設けられていることを特徴とする請求項１〜８のい
ずれか１項に記載のロール。
【請求項１０】前記弾性皮膜(22)が合成樹脂で形成さ
れていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項
に記載のロール。
【請求項１１】回転駆動装置(23)が設けられているこ
とを特徴とする請求項１〜10のいずれか１項に記載のロ
ール。