KR100454569B1 - 조정크라운로울의로딩조정방법및그조정크라운로울 - Google Patents

조정크라운로울의로딩조정방법및그조정크라운로울 Download PDF

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Abstract

본 발명은 로울맨틀이 회전되게 둘레에 장착된 고정로울축을 갖는 조정크라운로울의 로딩조정방법에 관한 것으로서, 이 로울에 의해 닙이 백업로울과 함께 형성된다. 로울맨틀의 변형 및/또는 닙에서의 선형하중은 닙평면의 방향에서 로울맨틀 내측면에 작용하고 로울축상에 지지된 백업구역 및 로딩요소에 의해 조정된다. 백업구역(들)에 의해 로울의 로울맨틀 내측면에 총합력이 발생되어 로딩요소에 의해 발생된 힘에 실제 반대방향으로 닙평면에 작용하고, 백업구역(들)에 의해 로울맨틀 내측면에 작용된 힘효과가 한 지점이상에 작용되며 원주방향으로 시험된다. 조정크라운로울은 백업로울과 닙을 형성하고 로울맨틀이 둘레에 회전되게 장착된 고정로울을 포함하며, 로울맨틀과 로울축 사이에 로딩요소 및 백업구역이 배치되어 로울맨틀의 내측면에 작용하고 로울축상에 지지된다. 로울축상에 지지된 백업구역은 백업구역요소의 적어도 2열로 형성되거나, 백업챔버에 의해 또는 백업구역요소와 백업챔버의 적어도 1열에 의해 형성된다. 요소 또는 챔버에 의해 닙평면에 발생된 총합력은 로딩요소의 열에 의해 발생된 힘에 실제 반대방향이다.

Description

조정크라운로울의 로딩조정방법 및 조정크라운로울
본 발명은 백업로울과 닙을 한정하는 관계로 배치된 조정크라운로울의 로딩 조정방법에 관한 것이다. 조정크라운로울은 로울맨틀이 회전되는 고정로울축을 포함한다. 닙에서 로울맨틀의 변형 및/또는 선형하중(linear load)은 조정크라운로울이 중심축, 닙 및 백업로울을 통과하는 평면으로 한정된 닙평면 방향에서 로울맨틀의 내측면에 작용하고 로울축에 지지된 로딩요소 및 백업구역요소에 의해 조정된다.
본 발명은 또한 효과적으로 백업로울과 닙을 형성하고 로울맨틀이 회전되도록 둘레에 배치된 고정로울축을 포함하는 조정크라운로울에 관한 것이다. 로울맨틀과 로울축 사이에 로딩요소와 백업구역요소는 로울맨틀의 내측면에 효과적으로 작동되게 배치되고 로울축에 지지된다.
종래기술에서, 제지기계 또는 종이 가공장치용의 다수의 상이한 조정크라운로울이 공지됐고, 이 로울에 대해 예컨데 윤곽로울(profileable role), 가변 크라운로울, 구역에 조정 가능한 로울, 및 이에 상당하는 다른 용어와 같은 다양한 호칭이 사용됐다. 일반적으로 이들 로울은 대형 중실(中實)또는 관형 고정로울 축 및 이 축에 회전되게 장착된 로울맨틀을 포함한다. 축과 맨틀사이에, 로울맨틀의 내측면 및/또는 압력유체용 챔버에 작용하는 글라이드슈(glide-shoe) 장치가 위치되어서 닙에서 맨틀의 축방향윤곽은 요구되는 바와같이 정렬 또는 조정될 수 있다.
구역에서 조정가능한 (유압로딩요소가 제공된 로울과 같은)로울이 낮은 선형하중으로 작동될 때, 몇몇 경우에 이 로울은 몇가지 구역에서 부압이 달성돼야 하는 것이 문제이다. 대개, 이와같은 문제는 백업구역요소을 사용함으로써 해결되고, 이 요소은 로딩요소가 작용되는 방향에 직접 반대방향으로 작용된다. 그러나, 일렬로 사용된 백업구역요소는 로울 맨틀상에, 특히 닙에 응력을 발생시킨다는 점에서 또다른 문제를 유발하고, 닙과 로딩요소에 의해 발생된(응력) 최고치는 또한 유효하다. 이와같은 응력 최고치는 상기 언급된 응력과 함께 대단히 커질 수도 있어서 이 최고치가 장치의 조정용량을 즉, 로딩요소의 로딩용량(loading capability)을 제한한다. 이와같은 방식으로 배치된 백업슈는 그와같은 슈에 충분한 공간을 제공하도록 더 큰 크기 종류의 조정크라운로울을 선택할 필요가 있을 수 있다.
종래기술에 관하여, 참고로 결합된 미합중국 특허 제 4,856,157호에 상응하는 핀랜드 특허출원 제 875213호가 참고됐고, 이 출원은 선형하중이 로울의 길이방향으로 조절될 수 있는 로울을 기술하고 있다. 이와같은 종래기술의 장치에서, 회전 중공로울과 고정로울축 사이의 구역은 축방향으로 밀봉되고 압력유체로 충진된다. 이와같은 종래기술의 로울은 소정압력의 압력유체가 적어도 중간공간의 한 제한구역으로 통과될 수 있는 장치와 로울축의 중간공간에 배치되고 빈공간의 내측면에 지지되게 놓여진 환형밀봉부재를 포함한다. 환형밀봉부재는 로울의 중간공간을 마주보는 구역으로 분할시킨다. 이들 구역에서, 로울축에 설치된 관(duct)이 끝나고 이들 구역은 밸브시스템과 연결되며, 이에의해 중간공간에 있는 압력과 비교하여 빈 공간의 내측면에 대해 더 높은 또는 더 낮은 압력을 프레스 부재가 발생시킬 수 있는 구역은 낮은 압력이 존재하는 중간공간의 구역과 연통되게 만들어질 수 있다. 프레스부재의 외측구역에 잔존하는 중간공간으로 압력 유체가 통과될 수 있다. 이와같은 종래기술의 구조는 특히 로울이 분당 1200m보다 더 큰 속도와 같이 제지기계 또는 코팅장치의 고속운전속도로 작동될 때 아주 큰 동력을 필요로 한다.
더욱이 종래 기술에 대하여, 유럽특허 공보 제 0 328 502호에 상응하는 핀랜드 특허 제 79,178호가 참고됐고, 이 특허는 현재 양도인의 최우선일 특허이고, 본 발명을 수행하고자 하는 로울뿐만 아니라 조정크라운로울의 온도형상을 균일하게 하는 방법에 관한 것이다. 로울에 적합한 로딩요소이외에 핀랜드 특허에 따른 로울은 로울의 특정구역에 배치되어 반대방향으로 작용하는 소위 백업구역 요소를 포함한다. 백업구역요소는 특히 매우 낮은 선형하중이 로울 닙에서 달성돼야 하는 경우에 사용된다. 백업구역요소와 이의 정반대에 적합하게 놓인 로딩 요소는 함께 핀랜드 특허 제 79,178호에 따른 로울의 온도 윤곽(profile)에서 온도를 상당히 증가시키기 때문에, 백업구역요소와 이의 반대에 적합하게 위치된 로딩요소는 유압으로 또는 기계적으로 상호연결된다. 이와같이 연결되어서 로울맨틀의 내측면이 백업구역요소에 의해 로딩될 때 상응하는 위치에 적절히 놓인 로딩요소는 로울맨틀의 내측면에 작용될 때로부터 완전히 수축된다.
더욱이, 종래기술에 대하여, 미합중국 특허 제 5,197,174호에 상응하는 국제특허공개공보 제 WO 91/02173호가 참고됐고, 이 특허는 로울의 측방향구역에 부가적인 확대요소가 설치되어 닙방향에 수직방향으로 작용되어 로울맨틀을 타원형 상으로 만드는 로울을 기술하고 있다. 이와같은 장치에 의해, 로울의 측방향구역에서 닙평면에 작용하는 유압로딩요소의 힘을 감소시키는 노력이 이루어졌다.
종래기술에 대하여, 또한 상기 언급된 것과 유사한 형식의 로울장치를 기술하는 미합중국 특허 제 4,821,384호가 참고됐고, 여기에서 부가적인 로딩요소는 로울의 측방향구역에 설치된다. 유사한 형식의 로울장치는 또한 핀랜드 특허출원 제 925761호에 기술됐고, 이는 미합중국 특허 제 5,060,357호 및 미합중국 특허 제 4,852,299호와 일치한다.
또한, 종래기술에 대하여, 미합중국 특허 제 4,520,723호가 참고됐고 이 특허는 사용되는 백업슈의 작용이 횡방향 힘의 효과를 무력하게 하고 로울의 맨틀을 닙평면의 모빌 맨틀과 유지시키는 구조를 기술하고 있으며, 모빌 맨틀은 축과 맨틀 사이의 단부구역에 위치된 가이드에 의해 몇몇의 종래기술 구조에 배치된다. 이와같은 특별한 종래기술구조에서, 횡방향 힘은 상이한 압력을 슈의 복식 피스톤의 상이한 측에 보냄으로써 발생하거나 또는 상이한 압력을 백업슈로 보냄으로써 2열 슈를 갖춘 백업 슈 구조에 발생된다. 이 구조에서, 복식 실린더로 전달된 압력은 각각 조정된다. 이와같은 장치는 여기에서 언급한 횡방향 힘을 발생시키도록 단독으로 횡방향 구역에 위치한 백업 슈 요소가 적합하기 때문에 매우 복잡하다.
발명의 목적 및 요약
따라서, 본 발명의 목적으로 상기에 기술된 문제들을 제거하고 새롭고 개선된 방법 및 로울을 제공하는 것이며, 이에 의해 일반적으로 더 큰 범위의 조절이 종래기술구조와 비교하여 윤곽(profilable) 크라운 또는 조정(adjustable) 크라운에 대해 얻어진다.
본 발명의 다른 중요한 목적은 조정크라운로울의 조절범위를 하향으로, 즉하측 닙 로드를 넓히는 것이다.
본 발명의 더욱 특별히 중요한 것은 응력레벨을 최소화하도록 닙의 백업구역에 의해 발생된 변형을 최소화하도록 백업구역의 위치 및 힘계수의 크기를 최소화함으로써 조절범위를 넓히는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 백업구역요소에 의해 발생된 문제, 특히 로울맨틀에서, 특히 닙에서의 응력 및 변형을 최소화하는 것이고, 로딩요소에 의해 그리고 닙에 의해 발생된 피크응력이 또한 판정된다.
더욱이 본 발명의 목적은 몇가지 적용에서 백업구역에 의해 닙에 소정 크기의 예비응력을 제공하는 것이고, 이 경우 전체적인 응력은 최소화될 수 있다.
상기에 언급된 목적과 기타 후에 나올 목적달성을 고려하여, 본 발명에 따른 방법은 로딩요소에 의해 힘에 실제 반대방향의 총합력(sum force)이 적어도 한백업구역에 의해 발생되고, 여기에서 다수의 힘은 로울의 로울맨틀 내측면에 적용되는 것이고, 백업 구역/구역들에 의해 로울맨틀 내측면에 작용된 힘효과는 로울의 원주방향에서 볼 때, 한 지점이상에 작용되는 것이 주요 특징이다.
본 발명에 따른 로울은 적어도 2열 백업구역요소에 의해 또는 로울맨틀의 내측면에 압력을 가하도록 매체가 통과되는 백업챔버에 의해 또는 적어도 일열 백업구역요소 및 백업챔버에 의해 형성되고 로울축상에 지지된 백업구역을 일반적으로 포함한다. 요소 및/또는 백업챔버에 의해 닙평면에서 발생된 총합력은 로딩요소열에 의해 닙의 로딩방향에서 발생된 힘에 실제 반대방향이다.
본 발명에 따른 장치에서, 로울맨틀의 내측면은 원주방향에서, 일열 백업슈보다 실제 더 넓은 구역위로 로울의 종방향에서 적어도 2열로 위치된 백업구역요소에 의해 또는 적어도 하나의 백업챔버에 의해 또는 적어도 하나의 백업챔버 및 하나 또는 다수의 백업구역요소에 의해 작용된다. 백업구역에 의해, 총합력이 발생되고 이는 로딩요소에 의해 발생된 힘의 반대방향으로 닙평면에서 작용한다.
본 발명에 따른 장치가 사용될 때, 로울맨틀에 가해진 응력레벨(stress level)은, 특히 닙에서, 낮아지고 닙에서 백업구역에 의해 발생된 변형은 실질적으로 최소화된다. 백업구역에 의해 닙에서 발생된 변형의 최소화는 백업구역에서 로울의 조정을 단순화시키고, 그와같은 조정의 정밀도를 향상시키며, 축방향으로 더 적은 수의 백업구역요소의 사용을 허용하여 더욱 간단한 로울구조가 달성된다.
본 발명에 따른 장치에 의해, 적어도 2열 및/또는 적어도 한 백업챔버에 위치된 백업구역요소가 사용될 때 더 넓은 조정범위가 특히 하측 닙로드를 향해 달성된다. 특히 낮은 선형하중에 대해, 프로파일링 능력(profiling capacity)은 낮은 압력 또는 부압이 로딩요소에 사용될 수 없다는 사실에 의해 제한된다. 본 발명에서, 이와같은 문제는 백업력에 의해 달성되는 로딩압력의 영점이동에 의해 해결됐다. 이와같은 경우에서, 특히 낮은 선형로드에 대해, 큰 프로파일링 범위가 달성된다.
본 발명에 따라서, 불변하중을 갖는 백업구역요소 및/또는 백업챔버나 열(row) 또는 독립적으로 조정될 수 있는 요소 또는 챔버를 사용하는 것이 가능하고, 그래서 이들에 의해 발생된 전체 백업력이 실제 닙평면의 방향으로 작용한다.
본 발명의 실시예에서, 백업구역요소 및/또는 백업챔버에 의해 닙에서 발생된 변형 및 응력은 로울원주둘레에 적당히 위치되는 것에 의해 그리고 힘크기의 적당한 선택에 의해 최소화된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 백업구역에 의해 닙에서 발생된 응력은 로울맨틀의 전체응력이 최소화되게 조정된다.
본 발명의 실시예에 따라서, 적어도 2열 백업구역요소가 사용되고, 이 열에서 백업구역요소는 로딩요소에 반대인, 예컨데 모든 제2 또는 제3로딩요소에 반대인 로울의 종방향으로 또는 다소 빈번하지 않은 적당한 방식으로 위치되어서 각 열에서 백업구역요소가 서로 동일위치에서 로울의 종방향에 위치되거나 번갈아 위치된다. 각 열에 위치된 백업구역요소는 서로 이격된 거리에서 로울의 전길이에 걸쳐 실제 위치된다. 백업구역은 또한 실제 로울의 전길이를 가로지르는 실제 연속 백업구역요소로서 연장될 수 있다.
로울의 횡방향에서 백업구역요소열사이의 각은 열의 숫자에 따라 선택되고, 주요목적은 백업구역의 열을 배치시키는 것이고, 그래서 이들의 총합력은 닙으로부터 멀어지게 작용한다. 백업구역요소와 총합력의 상대적인 크기사이의 각이 선택되어서 변형 및/또는 응력이 최적화될 수 있다.
본 발명에 따라서, 조정크라운로울에서, 프로파일의 중대된 조정 및 닙에서 효과적인 응력 및/또는 변형의 최소화는 또한 로울을 사용함으로써 달성될 수 있고, 여기에서 닙에 효과적인 전체 백업력은 하나 이상의 백업챔버를 사용함으로써 발생된다. 이와같은 실시예는 특히 제지기계의 낮은 운전속도가 사용될 때, 예컨데 분당 약 1,200m 미만일 때 적당하다. 본 발명의 범위는 또한 백업구역 요소와 백업챔버가 동일 조정크라운로울에 배치되어서 이들요소 및 챔버에 의해 발생된 전체힘이 닙평면의 방향에서 실제 작용되는 실시예를 포함한다. 본 발명에 따른 특정 실시예에서, 장치는 로울을 포함하고, 여기에서 백업구역은 백업챔버에 의해 발생되며 연속 백업구역요소는 축방향 시일(seal)로서 챔버의 변부에 사용된다.
본 발명에 따라서, 백업구역요소 및/또는 챔버의 위치 및 힘효과는 닙평면에 대해 실제 대칭이 바람직하다.
따라서, 본 발명에 따라 조정크라운로울용 백업구역은 백업구역요소를 사용함으로써 또는 측방밀봉과 축방향 밀봉 및 단부밀봉 양자에 의해 한정되는 백업 챔버를 사용함으로써 발생될 수 있다는 것이 언급될 수 있다. 백업구역요소는 연속백업슈일 수도 있고, 그와 같은 슈는 연속슈이며 슈를 로드시키는 구조를 포함한다. 백업구역요소는 또한 서로 일정거리에서 열에 배치된 각각의 백업슈를 포함하는 일렬의 백업슈로 제조될 수 있다. 본 발명에 따라서, 백업구역의 특징은 맨틀의 내측면상의 백업구역의 힘효과가 원주방향에서 볼 때 종래기술로부터 공지된 장치보다 실제 더 큰 구역위로 한 지점 또는 위치이상에 적용되는 것이고, 여기에서 단지 한 백업구역요소가 사용되고 닙평면에서 백업구역의 총합력은 반대측 로딩요소들에 의해 발생된 힘에 반대이다. 본 발명의 실시예에 따라서, 적어도 두 개의 백업구역요소가 사용되고, 이들요소는 연속요소 또는 백업슈열들이거나 적어도 한 백업챔버이며 적어도 한 백업구역요소가 사용된다. 백업구역요소는 연속 백업구역요소이거나 일열 백업슈이고, 또는 적어도 한 백업챔버만이 사용된다. 본 발명에 따른 백업구역은 로울의 전길이에 걸쳐 실제 축방향으로 분배되고, 일열 백업슈가 사용될 때백업슈는 로딩슈와 동일간격으로 배치될 수 있거나, 또는 로딩슈에 대해 또는 로딩슈 사이에 동일 또는 교대 간격(alternating spacing)으로 또는 상이한 간격으로 또는 불규칙한 간격을 갖는 덜 빽빽한 간격으로 배치될 수 있다. 본 발명에 따라서, 백업구역에서, 백업 구역의 요소에 의해 발생된 모든 힘은 불변될 수 있고, 또는 챔버의 힘수준과 힘들의 상대적인 크기는 총합력이 닙평면에 유지되는 동안 요소에 의해 조정된다. 실시예의 요소에 따라 백업슈열의 각 슈 또는 슈그룹은 독립적으로 조절된다.
본 발명의 몇가지 바람직한 실시예로서, 두 개의 백업구역요소가 사용되고 이 요소사이의 각이 실제 0° 보다 크고 실제 180° 보다 작으며, 약 50° -약140°가 바람직한 실시예가 언급될 수 있다. 매우 바람직한 경우로서, 약 92.6° 또는 약 101.2° 의 각도값이 언급돼야 하고, 이 경우 원주변형과 원주모멘트 각각은 닙위치에서 실제 0이다. 또한, 바람직한 각도 값은 약120°이고, 이 경우 로울맨틀상의 전체 응력은 최소화된다.
3개의 백업구역요소가 사용될 때, 중간 백업구역요소는 닙의 반대측에 위치되고, 최외각 백업슈사이의 각은 실제 0° 보다 크고 실제 360° 보다 작으며, 약 180° 가 바람직하고, 최외각 요소열에 의해 발생된 힘 중간열에 의해 발생된 힘의 비(ratio)는 약 0.1 - 약 1.2 이고, 이 경우 원주변형과 원주모멘트는, 이들 힘의 비가 약 0.437 - 약 0.438 인 경우 실제 둘다 동시에 0이다. 만일 한 백업 챔버가 사용된다면, 이의 폭은 약 80° - 약 300° 가 바람직하고, 약 180° 의 각도값에 대하여 원주변형이 0인 상태에 도달하며, 약 193.6° 의 각도값에 대하여 원주모멘트는 0이다. 180° 와 193.6° 사이의 다른 각도값이 또한 적당하다. 또한, 다른 바람직한 실시예는 두 개의 연속 백업슈에 의해 한정되어 밀봉되는 백업챔버가 있는 것이다.
다음의 기술에서, 간단하게 하기 위해, 로딩요소에 대해 "로딩슈(loading shoe)" 라는 어구가 사용되고, 백업구역요소에 대해 "백업 슈(backup shoe)"라는 어구가 사용된다.
발명의 상세한 설명
제 1A도는 종래 기술의 조정 크라운로울(10')을 보여주고, 이 로울은 큰 부피의 중앙측(11')과 로울맨틀(12')로 구성되고, 로울 맨틀은 중앙축(11')에 회전 장착된다. 로딩요소(13')는 로울중앙축(11') 상에 지지되고 로울 중앙축(11)의 중심축과 조정 크라운 로울(10')과 닙을 한정하는 관계의 백업로울(15') 중심축을 통과하는 평면으로 한정된 닙평면(16)의 방향에서 로울맨틀(12')의 내측면으로 작용되게 위치된다. 백업구역요소(14')는 또한 로울 중앙축(11')상에 지지되고 로딩요소(13')의 로딩방향 반대방향으로 닙평면에서 작용하도록 위치된다. 따라서, 백업구역 요소(14'), 예컨데 백업슈의 열과 로딩슈(13')의 열 사이의 각은 180° 이다. 단부 베어링과 로울의 기타 부속품뿐만 아니라 로울 구조의 더욱 상세한 모양이 간결성을 위해 도면에서 생략됐다. 이와같은 구조는 종방향으로 로딩요소(13')열과 백업슈(14')열을 포함하고, 이들이 서로 일정거리에 위치된 종래기술의 조정크라운로울을 대표한다.
제 1B도는 제 1A도에 도시된 바와같은 실시예에서 조정크라운로울에 효과적인 내력(internal force)을 보여준다. 로딩요소(13')는 예컨데 로딩슈(13')는 조정크라운로울(10')과 백업로울(15') 사이에 백업로울(15')을 향한 방향으로 한정된 닙평면(16)에서 힘(N')을 발생하고, 백업구역요소(14')는, 즉 백업슈는 반대방향으로 힘(W1')을 발생시킨다. 이와같은 경우에, 원주변형은 크다. 닙평면에서 로딩방향으로부터 각(β)의 함수로서의 변형은 제 13도 및 제 14도에서 볼 수 있다. 제 15도 및 제 16도에서 볼 수 있는 바와같이, 원주상 모멘트는 크고, 닙에서 모멘트계수는 0.08이며, 힘(W1)에서 최대 0.24이다. 힘계수는 로울맨틀의 원주 응력에 비례한다.
제 7-19도에서, 본 발명의 상이한 실시예와 종래기술이 (원주모멘트 계수에 의한)응력과 백업구역요소에 의해 발생된 (원주변형계수에 의한) 방사상 변형을 비교함으로써 비교된다. 이들 계수를 계산하는 가장 정확한 계산방법은 소위 유한요소방법(finite element method)이었을 것이고, 이 방법은 또한 각각의 실제적인 경우의 최종 최적화에 사용된다. 그러나, 이러한 비교를 간결하게 한정된 곡선으로 간단히 비교하기 위해, 원주 모멘트 계수는 일반적으로 공지된 응력 및 변형 분석식을 사용하는 제 7도 -제 19도에 대해 계산된다. 이를 달성하기 위해, 특정한 간소화가 상대적인 결론에 어떤 상당한 효과를 일으키지 않고 이루어졌다. 예를들어 맨틀의 중량이 무시됐고, 백업구역요소는 축방향으로 연속하다고 가정됐으며, 맨틀이 직경에 대해 얇다고 가정됐다.
원주 모멘트의 분석식과 제 1A도 및 제 6A도의 실시예에 사용된 집중 및 분산하중에 대한 변형은 일반적으로 공지됐고 이 기술의 논문에서 알 수 있다. 모든 다른 실시예에 대해 사용된 분석식은 일반적으로 사용된 중첩원리를 이용하여 형성됐다.
제 7도 - 제 19도의 실시예를 직접 비교할 수 있게 하기 위해, 백업구역의 총 힘은 모든 경우에 균등하게 설정됐고, 원주모멘트의 무차원 계수와 변형이 이용됐다. 특정 로울맨틀에 대해, 원주모멘트계수는 링 굽힘 모멘트(ring bending moment)에 직접 비례하고 따라서 또한 원주응력에 비례한다. 비슷한 방식으로, 원주변형 계수는 원주변형(즉, 반경변형)에 직접 비례한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 다음 설명에서, 백업슈 또는 백업챔버의 상세한 구조는 상세하게 기술되지 않을 것이고, 이는 종래 기술에 기초하여 이들 구조가 이 분야의 숙련된 사람들에게 알기 쉽기 때문이다.
첨부도면을 참조하면, 동일 도면 번호는 제 1C도에 도시된 바와같이 본 발명에 따른 방법 및 장치에서 동일 또는 비슷한 요소를 가르키고, 조정크라운로울(10)은 종열의 로딩요소(13)와 여러 종열의 백업구역요소를 포함하고, 여러 종열은 크고, 정역학의 고정식 중앙축(11)과 회전맨틀(12) 사이에 장치됐다. 로울(10)의 종 방향에서, 다수의 백업구역 요소 즉, 백업슈(20,21)가 서로 일정거리 이격되게 연달아 일열로 있다. 백업구역요소는 또한 로울(10)의 종방향 부분을 가로질러 더욱이 로울(10)의 전폭을 가로질러 연속하여 연장될 수도 있다. 백업슈의 열 사이의 각(α) 또는 연속 백업슈(20,21)는 0<α<180° 이고, 변형/응력이 예컨데 실험 및 시험 평가에 의해 최적화 될 수 있도록 백업슈(20,21) 사이의 각이 선택된다. 각(α)의 선택에 있어서, 닙평면(16)에서 백업슈(20,21) (제 2A도 및 제 2B도)의 힘(W2)의 총력이 닙으로부터 멀어지는 방향으로 작용되는 것이 또한 고려된다.
제 2A도 및 제 2B도는 제 1도에 도시된 바와같은 실시예가 사용될 때, 로울(10)에 효과적인 즉, 상이한 값이 각(α)을 갖춘 2열 백업슈(20,21)를 갖는 로울에 효과적인 내부힘을 도시한다. 백업 슈(20,21)의 로딩력은 최적 작동상태를 얻도록 로딩요소(13)에 의해 제공된 로딩력에 독립적일 뿐만 아니라 서로 독립적으로 선택될 수도 있다.
제 2A도에서, 백업 슈(20,21) 열 사이의 각(α)은 약 92.6° 이고, 이 경우 닙에서 원주변형은 제 1도 및 제 8도에 도시된 바와같이 0이며, 이 도면은 닙평면에서 로딩방향으로부터 각(β)의 함수로서의 변형을 보여주고, 닙에서 원주모멘트 계수는 약 +0.02미만이고, W2에서의 최대계수는 제 9도에서 알 수 있듯이 약 +0.10이다. 이는 본 발명의 대단히 바람직한 실시예이다.
제 2B도에서, 백업 슈(20,21) 사이의 각(α1)은 약101.2° 이고, 이 경우 닙에서 원주모멘트는 0이며, W2에서 최대계수는 약 0.13이다. 이와같은 실시예는 제 10도 및 제 11도에 도시됐다.
로울 맨틀의 전체 응력을 최소화시키는 것이 바람직할 때, 한 실시예에서, 백업 슈(20,21)열 사이의 각이 약 120° 로 선택되는 것이 바람직함을 알았다.
제 3도는 백업 슈(20,21)열들을 보여주는 제 1도에 도시된 바와같은 조정 크라운로울(10)의 종단면도이고, 이 백업슈열은 종방향으로 로딩요소(13)의 균일간격에 상대적으로 일대일로 대응되게 균일한 간격(A단면)으로 또는 각 열을 교체(B단면)하거나 모든 두 번째 슈가 각 열(20,21)에서 제거(C단면)되게, 또는 모든 세 번째 슈가 유지(D단면)되게 보다 덜 빽빽한 간격으로 (B단면-로딩요소(13)와 2대 1대응, C단면-로딩요소(13)와 2대 1대응, D단면-로딩요소(13)와 3대 1대응)배치될 수도 있다. 로딩슈(13)열은 파선(dashed line) 으로 도시됐다. 한 로울(10)에서, 종방향으로, 필요에 따라 또는 소망한 바와같이 적당히 선택된 A,B,C,D 단면 중 어느 하나에 따라 백업 슈(20,21)의 위치 또는 상이한 A,B,C,D는 또한 로딩 슈(13) 사이에 또는 로딩슈에 대한 임의 간격으로 배치될 수 있다.
제 4A도는 다른 관점에서 제 1도에 도시된 실시예와 비슷한 본 발명의 실시예를 도시하나, 조정 크라운 로울(10)이 3열 백업슈(30,31,32)를 포함한다. 이 실시예에서, 백업슈(30,32) 최외측열 사이의 각(α)은 실질적으로 0° 보다 크고 360° 보다 작으며 중간슈(31)는 로딩슈(13)의 반대에, 즉 로딩슈(13) 사이의 각에 위치되며, 중간열 백업슈(31)는 180° 이다. 이와같은 실시예에서 로딩슈에 의해 그리 백업슈(30,31,32)에 의해 발생된 힘의 효과는 제 5도 및 제 12도에 도시됐고 W2=0.437×W1이며, 닙에서 원주변형은 0이다. 그와같은 경우에, 닙에서 원주모멘트는 또한 0이고, 이는 제 18도로부터 나타난다.
제 4B도에 도시된 실시예는 다른 관점에서 제 1A도 및 제 4A도에 도시된 실시예와 비슷하나, 조정크라운로울은 4열 백업슈(40,41,42,43)를 포함하고, 각(α)이 실질적으로 0° 이상이고, α+2β가 실질적으로 360° 보다 작게 각이 결정된다. 이와같은 점에서, 4열 이상 백업구역은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 로울맨틀의 내측면에 작용하도록 로울축상에 배치될 수 있음을 알 수 있다.
제 6A도는 백업력 챔버(50)에 의해 형성된 조정크라운로울(10)을 도시하고, 이 챔버에서 압력매체는 백업챔버(50)를 한정하는 로울맨틀 내측면의 부분에 다수의 힘이 작용되도록 조정된다. 제 6B도는 조정크라운로울을 도시하고, 여기에서 백업구역은 백업력 챔버(50)와 1열 백업슈(51)에 의해 형성됐다. 제 6C도는 조정크라운로울(10)을 도시하고, 여기에서 백업구역은 백업력챔버(50)와 2열 백업슈(52, 53)로 형성됐다. 제 6D도는 조정크라운로울(10)의 실시예를 도시하고, 여기에서 연속 백업슈 요소(54,55)가 축방향으로 백업력 챔버(50)의 측방향 밀봉으로서 사용됐다. 제6A - 6D도에서, 각(α)은, 즉 백업슈열의 백업슈 요소(20,21)사이의 각은 실제 0° 이상이고, 실제 360° 보다 작으며, 백업챔버의 폭(T)은 또한 실제 0보다 크고 실제 360° 보다 작다. 다른 관점에서, 제6A - 6D도에 도시된 실시예는 제 1도, 제 4A도 및 제 4B도에 도시된 실시예와 일치하고, 상응하는 요소는 동일 도면부호로 표시됐다.
제7 - 19도에서, 다양한 곡선은 본 발명의 상이한 실시예와 관련하여 그리고 종래기술의 구조와 관련하여 제시됐다. 제 7도는 조정크라운로울(10)이 2열 백업슈를 포함할 때 그리고 백업슈 열사이의 각이 약 92.6° 일 때 원주변형계수를 도시한다. 수직축은 원주 변형계수를 나타내고, 수평축은 각 (β)을 나타낸다(도면에 포함된 개략표시를 참조하시오). 닙에서의 원주변형계수는 α = 92.6°일 때 0 이다. 제 8도는 제7도의 곡선을 극좌표시스템으로 도시한다. 제9도는 2열 백업슈(20,21)가 사용될 때 및 각(α) 이 약 92.6° 일 때 및 닙에서 원주변형이 0 인 동안 상기 제7도 및 제8도에 도시된 상태에서 원주모멘트계수를 도시한다. 수직축은 원주모멘트계수를 나타내고 수평축은 각 (β) (도면의 측면에 부가 도시된 도면을 참조하시오)을 나타낸다. 제 10도는 2열 백업슈(20, 21)사이의 각이 약 101.2° 일 때 원주모멘트계수를 나타낸다. 수직축은 원주모멘트계수를 나타내고, 수평축은 각 (β) (도면 측면에 부가도시된 도면을 참조하시오)을 나타낸다. 제 12도에 도시된 곡선은 실시예에 관련된 것이고, 이 실시예는 3열 백업슈(30, 31, 32)가 있고, W2= 0.437W1일 때 원주변형계수를 보여준다. 제 13도에 도시된 곡선은 종래기술의 장치에서 원주변형계수를 도시하고, 여기에는 1열 백업 슈가 있다. 수직축은 원주변형계수를 나타내고, 수평축은 각 β(도면 측면의 참고도를 참조하시오)을 나타낸다. 제 14도는 제 13도에 도시된 원주변형계수를 극좌표시스템으로 보여준다. 더욱이, 제 15도는 원주모멘트계수를 1열 백업슈가 있는 종래기술의 구조로 보여준다. 수직축은 원주모멘트계수를 나타내고, 수평축은 각 (β) (도면 측면의 부가도시된 도면을 참조하시오)을 나타내며, 제 16도는 제 15도의 곡선을 극좌표시스템으로 보여준다.
제 17도는 2열 백업슈가 사용될 때 백업슈 열사이의 상이한 값의 각 (α)을 갖는 닙에서의 원주변형계수(△R) 및 원주모멘트계수(M)를 나타낸다. 수직축은 계수들을 나타내고, 수평축은 각 (α)이 약 92.6° 일 때 0 값을 얻는다. 원주모멘트계수(M)는 각 (α)이 약 92.6° 일 때 0 값을 얻는다. 원주모멘트계수(M)는 각(α)이 약 101.2° 일 때 0 값을 얻는다. 제 18도는 3열 백업슈(30, 31, 32)를 갖춘 실시예와 관련하여 닙에서 원주모멘트 및 원주변형계수(M, △R)들을 나타내고, 각 (α)은 180° 이며 비 W2/W1(수평축)는 0 - 1 범위내에서 변한다. 비가 0.437 - 0.438 값일 때 양계수가 실제 0 인 것을 도면으로부터 알 수 있다. 제 19도에 도시된 곡선은 백업력이 불변으로 유지되는 동안 백업챔버(수평축) 폭(T/2)의 상이한 값에 대해 원주모멘트계수(M) 및 원주변형계수(△R)를 도시한다. 이 도면으로 부터, T가 193. 6° 일 때 원주모멘트계수(M)는 0이고, 원주변형계수(△R)는 T가 180° 일 때 0이다.
상기에 제공된 실시예는 배타적임을 의미하지 않는다. 본 발명의 많은 다른 변형들은 이 분야의 숙련된 사람들에게 명백할 것이고, 첨부된 특허청구의 범위내에서 모방된다. 예컨데 2열 백업구역요소를 갖춘 조정크라운로울의 상기 설명에서, 변화되는 변수는 열사이의 각이다. 그러나 2열은 닙평면에 대해 대칭으로 위치될 수 있거나 대칭으로 위치될 수 없음을 알 수 있다. 또한, 어떤수의 백업구역요소 및/또는 백업챔버는 바람직한 상태에 따라 로울맨틀과 로울축 사이에 위치될 수 있음이 분명하다.
제 1A도 및 제 1B도는 종래의 조정크라운로울의 개략도.
제 1C도는 2열 백업 슈가 사용되는 본 발명 실시예의 개략도.
제 2A도 및 제 2B도는 2열 백업슈가 사용될 때 2열 사이에 상이한 각도 값으로 조정크라운로울에 효과적인 힘의 개략도.
제 3도는 2열 백업슈가 사용되는 조정크라운로울의 개략 종 단면도.
제 4A도는 3열 백업슈가 있는 본 발명 실시예의 개략도.
제 4B도는 4열 백업슈가 있는 본 발명 실시예의 개략도.
제 5도는 3열 백업슈가 사용될 때 조정크라운로울(30)에 효과적인 힘의 개략도.
제 6A도는 한 백업챔버가 사용되는 본 발명 실시예의 개략도.
제 6B도는 한 백업챔버와 1열 백업슈가 사용되는 본 발명 실시예의 개략도.
제 6C도는 한 백업챔버와 2열 백업슈가 사용되는 본 발명 실시예의 개략도.
제 6D도는 한 백업챔버가 사용되고 두 개의 연속 백업슈가 챔버의 시일로서 사용되는 본 발명 실시예의 개략도.
제 7도는 2열 백업유가 사용될 때, 이 슈 사이의 각이 약 92.6° 인 원주변형 계수의 그래프.
제 8도는 제 7도의 곡선의 극좌표 시스템.
제 9도는 2열 백업슈가 사용될 때, 이 사이의 각이 약 92.6° 이고 이 상태에서 닙의 원주변형이 0인 맨틀의 원주모멘트 계수의 그래프.
제 10도는 2열 백업슈가 사용될 때, 백업슈 사이의 각이 약 101.2° 인 원주모멘트 계수의 그래프.
제 11도는 제 10도 곡선의 극좌표 시스템.
제 12도는 3열 백업슈가 사용될 때 W1=1, W2=0.437이고 백업슈 맨 끝열의 각이 약 180° 인 원주 변형계수의 그래프.
제 13도는 백업슈 1열이 사용될 때 (종래기술), 원주변형 계수의 그래프.
제 14도는 제 13도의 곡선의 극좌표시스템 (종래기술).
제 15도는 1열 백업로울이 사용될 때 (종래기술) 원주모멘트 계수의 그래프.
제 16도는 제 15도의 곡선의 극좌표시스템 (종래기술).
제 17도는 2열 백업슈가 사용될 때 및 이들 열사이의 각이 변화될 때 닙에서의 원주모멘트 계수의 그래프 및 원주 변형계수의 그래프.
제 18도는 3열 백업슈가 사용될 때 및 맨끝의 백업슈 사이의 각이 약 180°일 때 닙에서의 원주모멘트 계수의 그래프 및 원주변형계수의 그래프.
제 19도는 하나의 백업챔버가 사용될 때 닙에서의 원주모멘트 계수의 그래프 및 원주변형계수의 그래프.

Claims (23)

  1. 고정로울축(11), 상기 로울축(11) 상에 회전되게 장착된 로울맨틀(12), 및 상기 로울맨틀(12)의 내면과 맞물려서 상기 로울축(11) 상에 배열된 로딩 수단(13)을 구비하며 백업로울(15)과 닙-한정 관계에 있는 조정크라운로울(10)의 로딩을 조정하는 방법에 있어서, 상기 방법은
    상기 로울맨틀(12)의 변형 및/또는 닙에서의 선형하중을 조정하도록, 상기 로울(10)의 중앙축과 상기 백업로울(15)의 중앙축을 통과하는 평면으로서 한정되는 닙 평면의 방향에서 닙쪽으로 상기 로딩수단(13)으로부터 로딩력을 적용하는 단계; 및
    상기 로딩수단(13)에 의해서 발생되는 로딩력과 실질상 반대 방향에서 닙평면에 작용하는 총합력을 발생시키도록, 상기 로울(10)의 원주방향에 있는 다수의 서로 다른 각각의 위치에서 상기 로울맨틀(12)의 내면에 힘을 백업구역 내에서 적용하는 단계;를 포함하며,
    상기 백업구역은 적어도 2열인 백업구역요소(20,21;30,31,32;40,41,42,43;52,53;54,55)를 배열하여 제공되고, 가장자리 열(20,21;31,32;52,53) 또는 중간 열(41,42) 사이의 각(α)이 상기 로울(10)의 원주방향에서 180° 보다 실질상 작은 것을 특징으로 하는 조정크라운로울의 로딩을 조정하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 백업구역은 백업챔버(50)를 배열하고 그곳에 적어도 2열의 백업구역요소(52,53;54,55)를 위치시켜 제공되는 것을 특징으로 하는 조정크라운로울의 로딩을 조정하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 백업구역요소(20,21;30,31,32;40,41,42,43;52,53;54,55) 및/또는 상기 백업챔버(50)가 불변하중으로 로딩되는 것을 특징으로 하는 조정크라운로울의 로딩을 조정하는 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 백업구역요소(20,21;30,31,32;40,41,42,43;52,53;54,55) 및/또는 상기 백업챔버(50)의 로딩력이 조정되는 것을 특징으로 하는 조정크라운로울의 로딩을 조정하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 각각의 백업구역요소(20,21;30,31,32;40,41,42,43;52,53;54,55)의 로딩력이 개별적으로 조정되는 것을 특징으로 하는 조정크라운로울의 로딩을 조정하는 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 백업구역요소(20,21;30,31,32;40,41,42,43;52,53;54,55) 및/또는 상기백업챔버(50)에 의해 발생되는 닙에서의 로울맨틀(12)의 원주모양의 변형이 최소화되는 것을 특징으로 하는 조정크라운로울의 로딩을 조정하는 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 백업구역요소 및/또는 상기 백업챔버에 의해 발생되는 닙에서의 로울맨틀(12)의 원주응력이 최소화되는 것을 특징으로 하는 조정크라운로울의 로딩을 조정하는 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 로울맨틀(12)의 전체 응력이 최소화되는 것을 특징으로 하는 조정크라운로울의 로딩을 조정하는 방법.
  9. 고정로울축(11);
    상기 로울축(11) 상에 회전되게 장착된 로울맨틀(12);
    닙-로딩 방향에서 상기 로울맨틀(12)을 로딩하기 위해, 상기 로울맨틀(12)의 내면과 맞물려서 상기 로울축(11) 상에 지지되는 로딩수단(13); 및
    백업력의 총합이 닙 평면에서 닙-로딩 방향과 실질상 반대 방향에 있도록 상기 로울맨틀(12)의 내면에 대하여 다수의 백업력을 서로 다른 방향으로 적용하기 위해, 상기 로울축(11) 상에서 백업구역 내에 지지되는 백업력 적용수단(20,21;50,54,55;50,52,53)을 포함하며,
    상기 로울축 상에 지지되는 백업구역은 적어도 2열의 백업구역요소(20,21;30,31,32;40,41,42,43) 또는 로울(10)의 전체 길이에 걸쳐 실질상 연장되는 2개의 연속백업슈에 의하여 또는 상기 적어도 2열의 백업구역요소(52,53;54,55) 또는 연속백업슈 및 백업챔버(50)에 의하여 형성되고, 가장자리 열 또는 슈(31,32) 사이 또는 중간 열(41,42) 또는 슈 사이의 각(α)이 상기 로울(10)의 원주방향에서 180° 보다 작은 것을 특징으로 하는, 백업로울(15)과 닙-한정 관계로 배열된 조정크라운로울(10).
  10. 제9항에 있어서, 백업구역요소(20,21;30,31,32;40,41,42,43;52,53;54,55)의 열에서 다수의 백업구역요소(20,21;30,31,32;40,41,42,43)가 상기 로울(10)의 종방향으로 위치되고 서로 떨어져서 상기 로울(10)의 전체 길이에 걸쳐서 실질상 위치되는 것을 특징으로 하는 조정크라운로울.
  11. 제9항에 있어서, 로울에서 형성된 백업챔버(50)가 상기 로울(10)의 전체 길이에 걸쳐서 실질상 위치되는 것을 특징으로 하는 조정크라운로울.
  12. 제9항에 있어서, 상기 백업구역요소가 로딩요소의 간격과 다른 간격으로 종방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 조정크라운로울.
  13. 제9항에 있어서, 상기 백업구역요소가 로딩요소와 대향하여 로딩요소와 같은 간격으로 (도3, A단면) 종방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 조정크라운로울.
  14. 제9항에 있어서, 로딩요소의 열에 관하여, 상기 백업구역요소의 열이 각각의 열에서 교호로 구성되거나(도3, B단면), 하나 걸러서 백업요소가 제거되거나(C단면), 3개의 백업구역요소 중 2개가 제거되어(C단면), 저밀도로 교호하게 구성되는 것을(B단면, C단면, D단면) 특징으로 하는 조정크라운로울.
  15. 제9항에 있어서, 상기 백업구역요소의 열이 닙평면에 실질상 대칭적으로 위치되고 그것들 사이의 각(α)이 50~140° 인 것을 특징으로 하는 조정크라운로울.
  16. 제9항에 있어서, 상기 백업구역요소의 열이 닙평면에 실질상 대칭적으로 위치되고 그것들 사이의 각(α)이 92.6° 또는 101.2° 또는 120° 인 것을 특징으로 하는 조정크라운로울.
  17. 제9항에 있어서, 4개 이상의 백업구역요소(40,41,42,43)가 있는 것을 특징으로 하는 조정크라운로울.
  18. 제17항에 있어서, 가장자리 백업구역이 닙평면에 관하여 대칭적으로 위치되는 것을 특징으로 하는 조정크라운로울.
  19. 제17항에 있어서, 상기 백업구역요소의 열에 의해 발생되는 힘의 비가 W2/W1 = 0.1~1.2, 바람직하게는 0.437~0.438인 것을 특징으로 하는 조정크라운로울.
  20. 제9항에 있어서, 상기 백업챔버(50)의 폭(γ)이 실질상 0° 보다 크고 실질상 360° 보다 작은 것을 특징으로 하는 조정크라운로울.
  21. 제20항에 있어서, 상기 백업챔버(50)의 폭(γ)이 80~300° 인 것을 특징으로 하는 조정크라운로울.
  22. 제20항에 있어서, 상기 백업챔버(50)의 폭(γ)이 180~193.6° 인 것을 특징으로 하는 조정크라운로울.
  23. 제9항에 있어서, 가장자리 백업구역요소가 연속적인 백업구역요소(54,55)이고, 동시에 백업챔버(50)의 축의 측면 밀봉으로서 작용하는 것을 특징으로 하는 조정크라운로울.
KR1019960031825A 1995-08-18 1996-07-31 조정크라운로울의로딩조정방법및그조정크라운로울 KR100454569B1 (ko)

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