MXPA03000338A - Rodillo calentador/fundidor de ceramica con calentador interno. - Google Patents

Abstract

Un rodillo de conduccion termico (10) tiene un nucleo de rodillo tubular (11) con una superficie interior: y un recubrimiento aislador electrico (16) primariamente de zirconia sobre la superficie interior, un recubrimiento calentador (18) de titania o una mezcla de titania es dispuesto sobre el recubrimiento aislador (16), y al menos dos ensamblajes de contacto electrico que estan dispuestos dentro del rodillo y se conectan electricamente al recubrimiento calentador (18) mientras el rodillo (10) es girado. Una modalidad utiliza un recubrimiento aislador electrico (16) en un rango de espesor desde aproximadamente 10 mils a aproximadamente 20 mils. Un recubrimiento mas delgado no tiene suficiente fuerza dielectrica, mientras un recubrimiento mas grueso disminuye la conduccion termica. Un material liberador (12) es aplicado en el exterior del rodillo (10). Varias estructuras de contacto de acuerdo a la presente invencion tambien son descritas como un suministro de energia trifasica.

Description

RODILLO CALENTADOR / FUNDIDOR DE CERÁMICA CON CALENTADOR INTERNO CAMPO TÉCNICO La invención tiene que ver con los rodillos calentadores/fundidores para usarse en máquinas copiadoras, aplicaciones de impresión y usos industriales.

DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA ANTERIOR El rodillo fundidor convencional de máquinas copiadoras usa una lámpara de cuarzo giratoria dentro del núcleo de rodillo fundidor giratorio. El interior del núcleo de aluminio tiene un recubrimiento negro para promover la absorción de calor. Toda transferencia de calor al tubo del núcleo de rodillo es por radiación de la lámpara de cuarzo. Esto es ineficiente y requiere temperaturas más elevadas en la superficie de la lámpara para transferir calor por un nivel de energía dado, que lo que requiere la transferencia de calor por conducción. El rodillo también tiene una cubierta exterior de silicón, goma, teflón, o cualquier otra capa liberadora que operará a temperaturas altas para prevenir el aumento de toner. Las cerámicas han sido propuestas para los rodillos calentadores/fundidores en Kogure, Patente de E. U. No. 4,813,372 y Patente de E. U . No. 4,801 ,968; Urban, Patente de E. U . No. 4,810,858; y Yuan, patente de E. U. No. 5, 191 ,381 . Los diseños en estas patentes son complejos y no fácilmente adaptados a la manufactura de hoy día y uso.

Estos diseños colocan de forma típica la capa de cerámica sobre la parte exterior del núcleo de rodillo. La patente de E. U . para Hyllberg No. 5,408,070, revela un rodillo calentador/fundidor con una capa reguladora térmica y una capa calentadora dispuestas dentro del núcleo de rodillo. Un objeto general de la presente invención es el de mejorar la construcción de la técnica anterior del rodillo calentador de cerámica para proveer un rodillo calentador de cerámica de fácil manufactura, simple y bajo en costo con el calentador dentro de un centro hueco del núcleo de rodillo y sin una capa reguladora térmica del tipo visto en la Patente de E. U. No. 5,408,070. Recientemente los parámetros ahorradores de energía para copiadoras han requerido elevaciones más cortas hacia la temperatura de fusión (aproximadamente 200°C, 392eF), menores temperaturas en vacío para reducir pérdidas de calor, y menores pérdidas de calor sobre todo. Un objeto adicional de la presente invención es el de proveer un rodillo calentador de cerámica con un calentador interno que provea una mejorada operación de elevación de la temperatura de fusión. La solicitud de patente de E. U . para Hyllberg, No. 84,650, presentada como la Patente de E. U. No. 5,420,395, revela un rodillo con bandas de electrodos formadas sobre una capa calentadora dentro de un núcleo de rodillo. Es además objeto de la invención la mejora sobre la instalación revelada ahí al proveer ensamblajes de contacto que se ajustan dentro del rodillo y proveer conexión eléctrica continua mientras el rodillo es girado.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención concierne a un rodillo de conducción térmico que tiene un núcleo de rodillo tubular con una superficie interior, un recubrimiento aislador eléctrico primariamente de zirconia sobre la superficie interior, un recubrimiento calentador dispuesto sobre el recubrimiento aislador, y al menos dos ensamblajes de contacto eléctrico que están dispuestos dentro del rodillo y proveen conexión eléctrica continua al recubrimiento calentador mientras el rodillo es girado. Una modalidad particularmente ventajosa utiliza un recubrimiento aislador eléctrico en un rango de espesor de diez mils a veinte mils. Un recubrimiento más delgado no puede tener suficiente fuerza dieléctrica, mientras un recubrimiento más grueso reduce la conducción térmica. En la mayoría de las modalidades un material de liberación es aplicado al exterior del rodillo. Es también ventajoso el sellar el recubrimiento aislador con un elastómero de silicón. Un material preferido es la titania para el recubrimiento calentador, aunque las mezclas de titania y otros materiales cerámicos o metales o aleaciones también pueden ser usados. Varias estructuras de contacto de acuerdo con la presente invención son también descritas en detalle, incluyendo especialmente una adaptada para conectarse a un suministro de energía trifásico. Otros objetos y ventajas de la invención, además de aquellas descritas más arriba, serán aparentes para aquellos de experiencia ordinaria en la técnica a partir de la descripción de las modalidades preferidas que siguen. En la descripción, la referencia es hecha a los dibujos acompañantes, que forman una parte aquí y que ilustran los ejemplos de la invención. Tales ejemplos, sin embargo, no son los únicos de las varias modalidades de la invención, y, por lo tanto, la referencia es hecha a las reivindicaciones después de la descripción para determinar el alcance de la invención.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una vista en perspectiva de un rodillo que incorpora la presente invención; La Figura 2 es una vista seccional detallada de una primera modalidad de la presente invención tomada en un plano indicado por la línea 2—2 en la Figura 1; La Figura 3 es una vista seccional detallada de una segunda modalidad de la presente invención tomada en el mismo plano que la Figura 2, Las Figuras 4a y 4b son vistas laterales en elevación de estructuras de cepillos que pueden ser utilizadas en la modalidad de la Figura 3; La Figura 5 es una vista seccional detallada de una tercera modalidad de la presente invención tomada en el mismo plano de la Figura 2; La Figura 6 es una vista en detalle de la estructura de contacto vista en la Figura 5; La Figura 7 es una gráfica de la elevación en temperatura vs el tiempo para un rodillo de acuerdo con la presente invención; y La Figura 8 es una vista seccional de una cuarta modalidad de la presente invención que utiliza zonas de calentamiento.

DESCRIPCION DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS En referencia a la Figura 1 , un rodillo 10 de la presente invención incluye un núcleo de rodillo tubular 1 1 cubierto con un recubrimiento liberador 12. El rodillo 10 tiene piezas finales 13 dispuestas en los extremos opuestos del núcleo 1 1 y ejes cojinete 14 están conectados a las piezas finales 13 a lados opuestos para el montaje rotatorio del rodillo 10 en una máquina. Dentro de los ejes cojinete 14, los cuales están huecos, se encuentran ejes centrales estacionarios 15 alrededor de los cuales el rodillo 10 rotará. El núcleo de rodillo tubular 1 1 es típicamente un metal, tal como el acero o aluminio. El material preferido del núcleo 1 1 es acero, u otra aleación de metal con un coeficiente similar de expansión térmica (CTE). Entre más cercano se encuentre el núcleo 1 1 al valor de CTE para que los recubrimientos de cerámica sean añadidos, menor es el efecto que el núcleo 1 1 tiene sobre estos recubrimientos a temperatura elevada. El núcleo 1 1 puede opcionalmente contener una tubería de calor integral como se reveló en Hyllberg, Pat. de E.U . No. 5,984,848. El núcleo 1 1 puede también opcionalmente incluir tuberías convencionales de calor tipo tubo insertadas en hoyos taladrados con pistola. Las piezas finales 13 están hechas de metal o están hechas de un material aislador tórmico como se vio en las Figuras 2,3 y 5 para reducir pérdidas de calor cerca de los extremos del rodillo 10. En la descripción siguiente, los números de referencia base para las modalidades en las Figuras 2,3,5 y 8 son sufijos dados "a", "b", "c" y "d", respectivamente. Cuando ningún sufijo es usado, la referencia numérica es genérica y se refiere a partes con la misma numeración de referencia base en todas las modalidades. Un recubrimiento de cerámica eléctricamente aislador 16, que contiene o que primariamente está compuesto de zirconia, es aplicado mediante el rocío de plasma a la superficie interior 17 del núcleo de rodillo tubular, entre las piezas finales, a un espesor en un rango de cinco a 100 mils, pero de preferencia entre diez y veinte mils. El recubrimiento aislador 16 además comprende una pluralidad de recubrimientos delgados formados por un número de pasajes de un aparato rociador térmico para formar el recubrimiento aislador 16. La zirconia es óxido de zirconio mezclado con un pequeño porcentaje de itrio, magnesio, calcio u óxidos de cerio para estabilizar la estructura de cristal (zirconia "estabilizada"). La zirconia es seleccionada en lugar de alumina para la presente invención debido a su desempeño en cuanto al choque térmico. Las mezclas de zirconia con otras cerámicas pueden también ser usadas con alguna reducción en la resistencia al choque térmico. La alumina puede ser usado como un aislador pero puede romperse a temperaturas arriba de 500eF sobre núcleos de acero. La zirconia no se rompe tan fácilmente sobre el acero o aluminio, pero puede someterse a fallas dieléctricas arriba de 700°F.

Para minimizar el costo y maximizar la proporción de transferencia de calor al núcleo 11 , el aislador de cerámica 18 para el rango de 240 voltios es únicamente de diez mils de espesor. El uso a 120 voltios permitiría un recubrimiento ligeramente más delgado (pero no la mitad). El uso a 480 voltios sería ligeramente más grueso (10 a 20 mils). El rango del voltaje práctico para una copiadora de oficina es de 120 a 240 voltios. Rodillos industriales pueden ser usados a voltajes hasta 480. Corriente AC o DC puede ser usada para energizar el recubrimiento calentador. Un recubrimiento rociado con plasma opcional de un material de unión (níquel, aluminida, cromo de níquel, etc) (no visible en los dibujos) puede ser primeramente aplicado al núcleo 1 1 para promover adhesión del recubrimiento aislador 16. Un recubrimiento calentador 18, primariamente compuesto de dióxido de titanio, aplicado mediante el rocío de plasma sobre la parte superior del aislador de cerámica 16, es construido en recubrimientos delgados a una resistencia específica, sobre una longitud ligeramente más corta que la del aislador 16 (véanse las Figuras 2,3 y 5) para proveer un espacio entre el extremo del recubrimiento calentador 18 y superficies terrestres cercanas. El recubrimiento calentador es de aproximadamente 0.5 a 2.0 mils de espesor para un espesor de cerámica total de desde aproximadamente once o aproximadamente doce mils. Un recubrimiento de unión, tal como Sulzer Metco 480 de aleación de aluminida de níquel es preferentemente aplicado al núcleo de acero 1 1 antes del aislador de cerámica 16, en un recubrimiento de aproximadamente tres a cinco mils de espesor. Los primeros pocos mils del recubrimiento aislador 16 solo sirven para cubrir los picos del recubrimiento de unión. Lo restante del recubrimiento aislador 16 provee aislamiento eléctrico entre el núcleo y el recubrimiento calentador 18. Un sallador es aplicado al recubrimiento aislador de cerámica 16 para mejorar la fuerza dieléctrica del aislador de cerámica 16, pero no es una necesidad absoluta mientras la fuerza dieléctrica y la resistencia del aislador de cerámica 16 sean adecuadas para la aplicación. El riesgo de contaminación de la cerámica es enormemente reducido cuando la cerámica está sobre el interior del núcleo 1 1 en comparación con el exterior del núcleo 1 1 . Un elastómero de silicón de baja viscosidad es preferido debido a la elevada temperatura de operación del rodillo 1 0. Un elastómero de silicón típico puede operar continuamente a 400°F con una mínima degradación y excelentes propiedades dieléctricas. Los materiales son accesibles, los que son curados a temperatura ambiente (RTV) o curados en horno. Una banda de electrodos de metal opcional 1 9, hecha de preferencia de aluminida de níquel, puede ser aplicada mediante el rociado de plasma, a los extremos (en un anillo) del recubrimiento calentador 18 para promover el contacto eléctrico entre un ensamblaje de contacto y el recubrimiento calentador 18. Un contacto eléctrico 40 (Figuras 5,6) contacta las porciones finales del recubrimiento calentador 18, con o sin la banda de metal rociada 19, que rota con el rodillo 10. El contacto 40 está comprendido de un resorte, cepillo metálico, o un contacto de metal flexible para proveer conexión eléctrica a alguna o toda la circunferencia de las porciones finales del recubrimiento calentador 18, sobre el rango de la temperatura útil del rodillo. Opcionalmente un contacto eléctrico 30 (Figura 3) puede ser usado, aquel que no rota con el rodillo 10, compuesto de un contacto estilo cepillo 30a con cepillos individuales 31 (Figura 4a) o en forma de disco 30b, 32 (Figura 4B), para proveer conexión eléctrica a alguna o toda la circunferencia de las porciones finales del calentador, sobre el rango de temperatura útil del rodillo. La Figura 2 muestra una primera modalidad de un ensamblaje de contacto eléctrico para la presente invención. Un contacto resorte 20, en la forma de un anillo, es usado para hacer contacto con el recubrimiento calentador 18a o con una banda de electrodos de metal rociada 19a la cual ha sido aplicada al recubrimiento calentador 18a. El resorte 20 está hecho de un material que es tanto relativamente bajo en resistencia como también mantiene sus propiedades de tipo de resorte a la temperatura operativa del rodillo. Un cable de acero inoxidable, plano o blindado con níquel, plata, bronce o latón, puede ser usado también como cable de níquel o de acero, plano o blindado. El blindado es preferido para evitar tipos de corrosión posibles, especialmente en el acero. El resorte sujetador 21 en este caso es un anillo de metal de estampado de bajo costo de acero plano o blindado con una pestaña curva 22 que forma una ranura para sujetar el resorte 20. El sujetador de resorte 21 está sujeto a al material de inicio aislador mediante tornillos o remaches (no mostrados). En este caso, un cepillo de carbón común 23 corre directamente contra el disco sujetador de resorte 21 para proveer la función del anillo deslizante. No se requiere ningún cable o alguna otra conexión eléctrica para conectar el rodillo al suministro de energía externo. Una de las ventajas de colocar el recubrimiento calentador 1 8a en el interior del núcleo 1 1 es la simplicidad de las conexiones eléctricas. No se requiere ninguna tapa final o cubierta que podría afectar la utilidad de la longitud de la cara del rodillo. El extremo del rodillo 1 0 no tiene que ser cubierto para acomodar conexiones eléctricas como en la técnica anterior. Las conexiones interiores del rodillo 1 0 pueden ser dejadas expuestas, haciéndolas más simples y menos costosas. Fuera del rodillo las conexiones deben ser cubiertas. Dentro del rodillo, ninguna falla, producción de chispas o chispeo es contenido dentro del rodillo. El núcleo puede estar fijado todo el tiempo. La Figura 3 muestra otra modalidad de un contacto eléctrico con el rodillo. Un contacto estilo cepillo 30 (un cepillo de cerdas 31 no un cepillo eléctrico de carbón del tipo usado con los anillos deslizantes) es usado para contactar el calentador de forma directa o a través de un electrodo de banda metálica rociado 19b sobre el calentador 18b. Este tipo de cepillo es revelado en la Patente de E. U . No. 4,398, 1 13. Los cepillos pueden ser cepillos individuales 31 con aproximadamente un cuarto de pulgada de diámetro (Figura 4A) o las cerdas 32 pueden ser montadas a un disco de metal (Figura 4B) (o arregladas entre discos) de modo que el contacto con el calentador está por completar la circunferencia. Los cepillos 31 ,32 son estacionarios y están montados en ejes 1 5b de ambos extremos del rodillo 10 o de un solo eje que corre la longitud del rodillo 10. Las Figuras 5 y 6 muestran una modalidad en donde un resorte circular 40 hace contacto con el recubrimiento calentador 18c, con o sin las bandas de electrodos de metal rociados 19c, soportadas por un conductor en forma de disco 41 . El resorte 40 es ligeramente comprimido para proveer una tensión constante en el contacto con el recubrimiento calentador 18c. Un eje 15c es conectado al conductor en forma de disco (sujetador de resorte) 41 a través de un cepillo 42. Como es normal para rodillos de fusión usados en copiadoras e impresoras, un recubrimiento liberador 12c de goma de silicón u otro material (normalmente 0.200 pulgadas o menos de espesor) es aplicado a la superficie exterior del rodillo. Rodillos laminadores de tamaño medio, hasta por lo menos 12 pulgadas de diámetro por 80 pulgadas de largo, pueden beneficiarse de esta tecnología también. Estos también tienen una cubierta de goma de silicón hasta una mitad de pulgada de espesor. Rodillos más largos pueden también usar el calentador de cerámica interno con o sin una cubierta sobre la superficie del rodillo exterior. Una ventaja de la presente invención es que es más fácil y más directo el unir materiales liberadores con superficies de metal exteriores del núcleo 1 1 que unirlos con materiales de cerámica, especialmente si el material liberador tiene que ser removido y reemplazado. Si el calentador es colocado dentro del rodillo 10, existe también menos peligro de daño del calentador cuando el material liberador es aplicado, removido o reaplicado. Otra ventaja es que, con el núcleo 1 1 fijado, la superficie exterior del rodillo tiene cero voltaje y un cero potencial de peligro de choque. La meta principal de la invención era la de hacer un rodillo 10 que se levantara de 70°F a 400°F en 60 segundos. Un factor a ser considerado es el número de watts aplicados por libra de material del núcleo. Ese número es aproximadamente 700 watts por libra para acero y 1400 watts por libra para aluminio. Los núcleos de acero probados fueron de 3 pulgadas de diámetro por 16 pulgadas de largo con un grueso de pared de 0.080 pulgadas para un peso de rodillo de 2.8 libras. Aproximadamente 2000 watts elevarán la temperatura del rodillo a 400eF en 60 segundos. A 240 voltios y 2000 watts, la corriente es de T.3 amps para la resistencia del calentador de cerámica de aproximadamente 29 ohms. Esto resulta en un espesor del calentador de entre 0.5 y 1 .0 mils para este tamaño del rodillo. Para traer el rodillo de 2.8 libras a 400°F en solo 30 segundos, 16.6 amps a 240 voltios es requerido. Una elevación de tiempo más rápida puede ser desarrollada si el peso del núcleo es reducido. La mayor parte de los rodillos probados tienen un tiempo de elevación arriba de 400°F en el rango de 120 segundos. Estos fueron usados para pruebas de ciclos térmicos de rangos de 120 a 140°F y rangos de 400 a 420°F 9 a 10 veces por hora en una base continua. Para maximizar el número de ciclos por hora, los rodillos no fueron enfriados todo el tiempo a temperatura ambiente después de cada ciclo de calentamiento.

Eiemplo 1 Un tubo de núcleo de acero de tres pulgadas en diámetro y 16 pulgadas de largo con un espesor de pared de 0.080 pulgadas fue primero perforado y luego rociado con una capa de 4-mil de grueso de Sulzer Metco 480 de recubrimiento de unión de aluminida de níquel . U na capa de 1 0-mil de grueso de Norton 1 10 aluminio gris fue luego aplicada mediante rociado de plasma como un aislador eléctrico. Una capa calentadora de cerámica compuesta de una capa de 0.5 a 1 .0-mil de grueso de Eutectic 25040 de dióxido de titanio fue aplicada sobre el aislador resultando en una resistencia de la capa calentadora en el rango de 60 ohms. Bandas de un cuarto de pulgada de ancho de Sulzer Metco 480, -mil de espesor, fueron aplicados cerca de los finales de la capa calentadora como contactos de electrodos. Todas las capas de cerámica fueron selladas con un elastómero de silicón de baja viscosidad el cual fue luego curado por 3 horas a 300°F en un horno de aire seco. El rodil lo fue girado térmicamente sin ninguna falla de 140 a 400"F varios miles de veces usando un voltaje AC de 208 voltios, 60 ciclos, aplicados por un repetidor de estado sólido, controlador de temperatura de circuito cerrado, y un sensor termopar calibrado. Ciclos adicionales del mismo rodillo a un máximo de 500°F causaron una falla de calentamiento (ruptura) dentro de 30 ciclos. Ejemplo 2 Otro rodillo de prueba fue hecho en la misma forma como el ejemplo anterior, excepto que el aislador fue una capa de 5 a T mil de espesor de Norton 1 10 de aluminio. Tan pronto como la energía fue aplicada, el rodillo falló debido a una falla dieléctrica del aislador delgado. Ejemplo 3 Otro rodillo de prueba fue hecho de la misma forma como el primer ejemplo excepto que el aislador fue una capa de 10-mil de espesor de Norton 204 de zirconia estabilizada. Este rodillo fue girado 9000 veces de 160 a 520"F sin falla. La temperatura fue incrementada y el rodillo fue girado unas 8000 veces adicionales a 600°F. Incrementado la máxima temperatura a 700°F resultó en una falla dieléctrica del aislador (208 voltios AC) después de aproximadamente 1 18 ciclos. Ejemplo 4 Otro rodillo de prueba fue hecho como el ejemplo 3 excepto que el núcleo era un tubo de 3 por 1 T pulgadas, 0.125 pulgadas de pared, de aluminio. Girando el rodillo a 400"F incrementó dramáticamente su resistencia debido a la diferencia de expansión térmica entre la cerámica y el aluminio. El ciclo fue descontinuado después de 2529 vueltas a 400°F sin falla, pero la proporción de elevación fue menor que la deseada. Ejemplo 5 Otro rodillo de prueba fue hecho de acuerdo al ejemplo 4, también sobre un núcleo de aluminio. La proporción de elevación inicial a 400"F fue de 65 segundos. Después de 152 ciclos, el tiempo de elevación se disminuyó a 162 segundos. Después de 485 ciclos, el tiempo de elevación a 400°F fue de 230 segundos. La prueba fue discontinuada, sin falla después de 1841 ciclos debido a un tiempo de elevación lento. Ejemplo 6 Un núcleo de acero de 3 por 16 pulgadas con un aislador de zirconia (como el ejemplo 3) fue girado de 9 a 10 veces por hora a 400-420°F. El tiempo de elevación inicial fue de 1 18 segundos a 400T. Después de 100 ciclos, el tiempo de elevación se incrementó 130 segundos, un incremento de 10 por ciento. Después de 1500 ciclos (una semana), el tiempo de elevación se incremento a 135 segundos (un 4 por ciento adicional). Después de cerca de 9452 ciclos, la resistencia y el tiempo de elevación no incrementaron más. Después de varios meses, el rodillo desarrollo 54,000 ciclos térmicos de 140 a 400°F y mantuvo un tiempo de elevación estable de aproximadamente 135 segundos de 70 a 400eF (aproximadamente un ciclo cada 6.3 minutos). Ejemplo 8 Un segundo rodillo de prueba de similar construcción fue hecho y operado a un voltaje más elevado para un tiempo de elevación más rápido. Este rodillo fue operado por 24,00 ciclos térmicos desde aproximadamente 140 a 400°F y tiene un tiempo de elevación estable de aproximadamente 50 segundos desde aproximadamente 70 a 400"F. Esto ha producido los resultados deseados y las ventajas de la presente invención. La Figura 7 muestra la curva de tiempo vs temperatura para un rodillo "fusión de elevación rápida" de aproximadamente 100 watts. Un solo ciclo de calor (por ejemplo en un horno) a una temperatura mayor predeterminada arriba de 400°F podría también "fijar" el nivel de resistencia del calentador en la misma forma que cientos de ciclos térmicos a 400°F. Con este paso de precalentamiento, ningún cambio en la resistencia adicional sería sim ilar sobre la vida del calentador, mientras el uso máximo de temperatura no sea incrementado. En referencia a la Figura 8, con el elemento calentador 18d en el interior del rodillo 1 0d , es posible el proveer zonas de calentamiento y conexión de energía trifásica. Dos electrodos 51 , 54 que utilizan contactos tipo resorte 20b-20e están dispuestos cerca de los extremos del rodillo 10d . Añadiendo electrodos 52 , 53, es posible ya sea el dividir el recubrimiento calentador 18d en varias zonas de calentamiento o energizar el recubrimiento calentador 18d con energía trifásica. Para conexiones trifásicas, el recubrimiento calentador 1 8d es dividido en tres zonas definidas como porciones del recubrimiento calentador 18d entre varios pares de los cuatro electrodos 51 , 52 ,53 y 54. Los electrodos 51 , 52, 53 y 54 están apoyados sobre discos aisladores 55, 56, 57 y 58, los cuales están montados el eje estacionario 15d . En una configuración delta trifásica, el recubrimiento calentador 18d provee cargas de resistencia entre pares de electrodos respectivos 51 , 52, 53 y 54. Para el rodillo en la Figura 8, los electrodos exteriores 51 , 54, por ejemplo, son ambos conectados a la línea de energía de fase A. Los electrodos interiores 52,53 están conectados a una línea de energía de fase B y una a una línea de energía de fase C, respectivamente. Estas instalaciones resultan en la configuración delta arriba mencionada con voltajes línea a línea, VAo, Voc y CA Para una conexión calentadora de resistencia trifásica, es normal el tener cargas de resistencia igual o similar sobre cada una de las tres piernas de circuito. Para el recubrimiento calentador 18d , esto requeriría una separación similar o igual entre los electrodos 51 , 52, 53 y 54. Para la zona de calentamiento, los electrodos medios 52, 53 están de forma típica más separados el uno del otro que de los electrodos 51 , 54 sobre los extremos opuestos del rodillo. La energía de fase singular sería normalmente usada para zonas de calentamiento. Los varios segmentos calentados del rodillo serían energizados a tiempos diferentes, uno a un tiempo o en pares para las secciones finales, para encendido externo de las guías conectadas a cada electrodo en el rodillo. Rodillos calentadores normalmente tienen alguna falta de uniformidad en el contorno de la temperatura durante la elevación a temperaturas operativas y fases de ejecución continuas. Durante la elevación, los extremos del rodillo son más bajos en temperaturas que la porción media del rodillo, debido a pérdidas de extremos y a los efectos de hundimiento de calor de las piezas finales del rodillo y los miembros de cojinete. Durante un uso normal o una ejecución extendida, los extremos del rodillo pueden estar más calientes que la porción del rodillo que es cubierta por la red, debido a que los extremos del rodillo están continuamente produciendo calor pero tienen una carga térmica mínima. A menos que el rodillo se adecué a los aparatos de tuberías de calor o a los controles de zona de calentamiento, estos factores de carga térmica causarán grandes variaciones de temperatura a través de la cara del rodillo. En la Figura 8, cada electrodo 51 ,52,53 y 54 tendrían su propia conexión de cable de energía corriendo hacia el anillo deslizante (conector eléctrico giratorio) en un extremo respectivo del rodillo 10d. Alternando el suministro de energía (tiempos alternados o mediante el encendido externo), a las secciones entre los electrodos 51 , 52,53 y 54, el perfil de temperatura puede ser nivelado con una variedad de condiciones de carga aplicadas al rodillo calentador 10d. En el caso de un rodillo calentador de cerámica con el calentador en el interior de diámetro, los electrodos pueden ser colocados y las zonas estabilizadas de acuerdo a las necesidades del usuario, debido a que sus posiciones no interfieren con el funcionamiento de la superficie del rodillo. Las posiciones de electrodos pueden opcionalmente ser ajustadas por el usuario, en lugar de arreglarlas permanentemente en la fábrica. Si las bandas de metal rociadas son usadas sobre el calentador, entonces las posiciones de electrodos están arregladas en estas locaciones. Si las bandas de metal rociadas no son usadas, los electrodos pueden estar localizados en cualquier posición. Si las zonas cercanas al los extremos del rodillo son más bien cortas, sería necesario energizarlas con un voltaje más bajo que la porción principal del rodillo, o para conectar los extremos de los segmentos en series, para evitar amperajes excesivos. Los electrodos de contacto interno ya sea para instalaciones trifásicas o de zonas puede ser el mismo que el descrito previamente en las Figuras 2,3 y 5. Los electrodos pueden ser estacionarios o pueden ser usados como un tipo de anillo que resbala. El más apropiado para un contacto de anillo que resbala es el estilo cepillo (cerda) conductivo mostrado en la Figura 3.

El cepillo estilo cerda conductivo estacionaria puede también ser montado dentro de un electrodo de contacto interno para proveer una función de anillo de deslizamiento mientras se evita el contacto directo del cepillo de cerdas con el calentador de cerámica (no mostrado). Lo anterior ha sido una descripción de las modalidades preferidas detalladas del aparato de la presente invención. Varias modificaciones a los detalles los cuales fueron descritos arriba, que se harán aparentes para aquellos ordinariamente experimentados en la técnica, están incluidos dentro del ámbito de la invención, así como se harán aparentes en las siguientes reivindicaciones.

Claims (1)

1. REIVI NDICACIONES 1 . Un rodillo de conducción térmico, que comprende: un núcleo de rodillo tubular que tiene una superficie interior; y caracterizado por: un recubrimiento aislador eléctrico sobre la superficie interior que tiene un espesor en un rango desde aproximadamente 5 mils a aproximadamente 1 00 mils; un recubrimiento calentador que comprende un material de cerámica que es dispuesto sobre el recubrimiento aislador; y al menos dos ensamblajes de contacto eléctrico que son dispuestos dentro del rodillo y que proveen conexión eléctrica continua al recubrimiento calentador mientras el rodillo es girado. 2. El rodillo de la reivindicación 1 , caracterizado porque el espesor del recubrimiento aislador está en un rango desde aproximadamente 10 mils a aproximadamente 20 mils. 3. El rodillo de la reivindicación 1 , caracterizado porque el espesor del recubrimiento calentador está en un rango desde aproximadamente 0.5 mils a aproximadamente 2 mils. 4. El rodillo de la reivindicación 3, caracterizado porque el recubrimiento calentador está formado de titania rociada con plasma . 5. El rodillo de la reivindicación 1 , caracterizado porque dicho recubrimiento aislador además comprende una pluralidad de recubrimientos más delgados formados por un número de pasajes de un aparato rociador térmico para formar el recubrimiento aislador. 6. El rodillo de la reivindicación 1 , además caracterizado por un recubrimiento liberador aplicado a una exterioridad del núcleo de rodillo. 7. El rodillo de la reivindicación 1 , además caracterizado por un sallador elastómero de sílicón aplicado al recubrimiento aislador de cerámica. 8. El rodillo de la reivindicación 1 , caracterizado porque cada uno de los dos ensamblajes de contacto eléctrico además comprenden un disco abrochado para girar con el núcleo de rodillo; un resorte unido a dicho disco e impulsado dentro de la conexión eléctrica con dicho recubrimiento calentador; y un cepillo estacionario en contacto con dicho disco mientras rota con dicho núcleo de rodillo. 9. El rodillo de la reivindicación 8, caracterizado porque el resorte es un miembro flexible que se extiende radialmente desde dicho disco. 10. El rodillo de la reivindicación 8, caracterizado porque el resorte es un resorte enrollado el cual corre círcunferencial ente dentro de dicho núcleo y caracterizado porque dicho disco forma una ranura para sostener dicho resorte enrollado en conexión eléctrica con dicho recubrimiento calentador. 1 . El rodillo de la reivindicaciónl , caracterizado porque cada uno de los dos ensamblajes de contacto eléctrico además comprenden un disco estacionario con un cepillo atado que es impulsado dentro de la conexión eléctrica de deslizamiento con el recubrimiento calentador mientras el recubrimiento calentador gira con el núcleo de rodillo. 12. El rodillo de la reivindicación 1 , además caracterizado por al menos un ensamblaje de contacto adicional dispuesto en medio de dichos primeramente mencionados ensamblajes de contacto para dividir el recubrimiento calentador en zonas. 13. El rodillo de la reivindicación 1 , además caracterizado por al menos dos ensamblajes de contacto adicionales dispuestos en medio de dichos primeramente mencionados ensamblajes de contacto y caracterizado porque el espacio en medio de dichos al menos dos ensamblajes de contacto adicionales es más grande que su espacio desde dichos primeramente mencionados ensamblajes de contacto. 14. El rodillo de la reivindicación 13, caracterizado porque el espacio entre dichos al menos dos ensamblajes de contacto adicionales y dichos primeramente mencionados ensamblajes de contacto es igual. 15. El rodillo de la reivindicación 13, además caracterizado por conectarse a un suministro de energía externo trifásico. 16. El rodillo de la reivindicación 1 , caracterizado porque el núcleo es acero o aluminio. 17. El rodillo de la reivindicación l , además caracterizado por un recubrimiento de unión dispuesto sobre el núcleo de rodillo debajo del recubrimiento aislador eléctrico. 18. El rodillo de la reivindicación 1 , caracterizado porque el recubrimiento aislador eléctrico está formado de un material que incluye zirconia. 1 T. El rodillo de la reivindicación 1 , caracterizado porque el recubrimiento aislador eléctrico está formado primariamente de zirconia. 20. El rodillo de la reivindicación 1 , caracterizado porque el recubrimiento aislador eléctrico está formado de titania. 21 . El rodillo de la reivindicación 1 , caracterizado porque las bandas de electrodos están dispuestas sobre una superficie del recubrimiento calentador dentro del núcleo de rodillo tubular y caracterizado porque los ensamblajes de contacto contactan físicamente las bandas de electrodos respectivas para proveer conexión eléctrica mejorada al recubrimiento calentador. 22. El rodillo de la reivindicación 1 , caracterizado porque el recubrimiento calentador además comprende un metal o un material de aleación.