PL167649B1 - Walec do nawijania papierowej wstegi w urzadzeniu nawijajacym PL PL PL PL PL - Google Patents

Abstract

1 Walec do nawijania papierowej wstegi w urzadzeniu nawi- jajacym zawierajacym co najmniej jeden walec podpierajacy, nawijajacy, naprezajacy i napedzajacy zwój papierowy znamien- ny tym, ze zawiera korpus (24) o cylindrycznej powierzchni ze- wnetrznej (25) i wzdluznej osi obrotu, wspólosiowy z nim i umieszczony wokól korpusu (24) pusty, podatny cylindryczny plaszcz (33) zawierajacy sprezyscie odksztalcalny w kierunku promieniowym walca, stalowy cylinder o grubosci od okolo jed- nego milimetra do okolo pieciu milimetrów, cylindryczna wydra- zona i promieniowo, sprezyscie odksztalcalna warstwe posrednia (26) umieszczona w sposób ciagly wokól korpusu (24) otoczona przez i podpierajaca usytuowany wokól niej plaszcz (33), przy czym warstwa posrednia (26) zawiera gesty elastometrowy mate- rial majacy twardosc wedlug skali A Shore'a od okolo 30° do oko- lo 80° oraz grubosc promieniowa od okolo dziesieciu milimetrów do okolo stu milimetrów i wieksza ilosc obwodowych rozmiesz- czonych blisko siebie scianek kanalowych usytuowanych na ze- wnatrz i w poblizu wewnetrznej obwodowej powierzchni plasz- cza (33) i tworzacych kanaly (27, 28) o powierzchni przekroju wynoszacej co najmniej dziesiec milimetrów kwadratowych, uformowane w warstwie posredniej (26) na jej obwodzie F ig . 3 PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest walec do nawijania papierowej wstęgi w urządzeniu nawijającym stosowany zwłaszcza w przemyśle papierniczym.

Znane są różne konstrukcje urządzeń do nawijania arkuszy papieru, w których walce stykają się ze zwojem nawijanym równolegle do swojej osi. Rolka walca transportowego opiera się na dwóch równoległych wałkach podporowych pracujących na tej samej wysokości i jest napędzana z góry za pomocą walca napędowego. Rolka na walcu oporowym jest osadzona obrotowo na wałku, który z kolei jest zamontowany na podpartych obrotowo ramionach. Rolka ta styka się z walcem oporowym. Gdy średnica rolki, rośnie oś rolki oddala się od ustalonego walca oporowego, kiedy obrotowe ramiona wykonują ruch w kierunku na zewnątrz. Konstrukcje te mogą różnić się szczegółami, jednak we wszystkich walec o osi rów167 649 noległej styka się z nawijaną rolką na przykład w postaci walców podporowych, walców oporowych lub walców napędowych.

W wielu przypadkach ważnym jest utworzenie zwoju arkusza papieru z najmniejszymi możliwymi naprężeniami, przy nawijaniu. Aby to uzyskać, poza zastosowaniem najmniejszego możliwego naciągu przy przechodzeniu, konieczne jest także zastosowanie najmniejszego możliwego jednostkowego nacisku chwytu. Od nacisku chwytu, to znaczy nacisku styku walca z nawijaną rolką, zależą także naprężenia w arkuszu. Jeśli walec stykający się ze zwojem jest praktycznie niesprężysty, jak to jest w przypadku, na przykład, cienkościennego walca stalowego, wówczas obszar styku jest stosunkowo wąski i jest zależny jedynie od sprężystości samego zwoju. Siła docisku jest wówczas rozłożona na małej przestrzeni, a wypadkowy nacisk jednostkowy jest duży. Wypadkowe naprężenia w arkuszu powodują wówczas dużą twardość pakowania, która jest często niepożądana.

Sprężyste walce, to jest walce z podporowym cylindrycznym elementem walcowym na zewnętrznym obwodzie, mają okładzinę wykonaną z gumy lub innego elastomeru. Gdy walce te są stosowane jako walce podporowe, oporowe lub napędowe, wówczas dzięki naciskowi stykowemu odkształcana jest nie tylko rolka, lecz także materiał okładziny walca. Jego kształt dostosowuje się nieco do kształtu zwoju. Zwój jest w pewnym stopniu wciskany w miękką powierzchnię walca. To, z kolei, zwiększa powierzchnię styku w kierunku obwodowym i zmniejsza jednostkowy nacisk stykowy, który sam w sobie jest pożądany. Lecz w tym samym czasie, dzięki odkształcaniu okładziny walca na brzegu zwoju, powstaje na arkuszu papieru osiowe naprężenie, które nie jest pożądane, ponieważ ma ono wpływ na jakość zwoju. Walce ze sprężystą okładziną oddziaływując bezpośrednio na zwój, nie przynoszą w ten sposób żadnych korzyści, w porównaniu z produkcją rolek o małej twardości.

Znane są walce ze sprężystą, podatną warstwą pośrednią i z cienkościennym płaszczem metalowego walca. Na przykład DE-GM 7723702 przedstawia element obrotowy skonstruowany tak, że posiada bardzo mały moment bezwładności względem wzdłużnej osi. Ten element obrotowy przewidziany jest do stosowania, na przykład, jako ciągniony wałek zmiany kierunku do prowadzenia materiałów arl^i^i^^t^^-wych takich jak arkusze tkaniny, arkusze papierowe, folie metalowe i podobne. Na obrotowym wałku znajduje się cylindryczny obszar z masą wypełniającą o małej gęstości, który otoczony jest metalowym płaszczem o grubości ścianki 0,03 do 0,5 mm stanowiący obwód walca roboczego. Może on być wytwarzany elektrochemicznie lub przez nawijanie metalowej folii. Walec przedstawiony w tym opisie nie jest przeznaczony do pracy w urządzeniach nawijających zwoje papierowe.

Z opisu DE-OS 2237949, znany jest walec z elementem walcowym, który otoczony jest pośrednią warstwą masy wypełniającej zawierającą materiał pęcherzykowy, na przykład spienione materiały gumowe lub elastomery. Na warstwie pośredniej umieszczony jest metalowy płaszcz walca. Walce te są stosowane, na przykład, do kalandrowania wyrobów tekstylnych.

Z opisu patentowego USA nr 3706119 znany jest walec gładzący. Kształt powierzchni walca jest ustawiony przy pomocy napompowanych elastycznych elementów pierścieniowych umieszczonych pomiędzy wałem a obudową.

Z opisu patentowego USA nr 4193559 znane jest urządzenie do nawijania zwoju folii, w którym zwój przechodzi przez uchwyt wytworzony przez dwa walce. Jeden z walców zawiera metalową ośkę dookoła której znajduje się objętościowo ściśliwa, sprężysta poduszka mająca niemetalową cienką zewnętrzną powłokę. Urządzenie to jest przeznaczone do nawijania małych zwojów i ze względu na swoją małą wytrzymałość mechaniczną nie może być zastosowana do nawijania grubych i ciężkich zwojów papierowych.

Celem wynalazku jest skonstruowanie urządzenia nawijającego, dzięki któremu uzyskiwane są zwoje o mniejszej twardości bez zmian pozostałych właściwości zwoju.

Istota walca do nawijania papierowej wstęgi w urządzeniu nawijającym według wynalazku zawierającym co najmniej jeden walec podpierający, nawijający, naprężający i napędzający zwój papierowy polega na tym, że zawiera korpus o cylindrycznej powierzchni zewnętrznej i wzdłużnej osi obrotu, współosiowy z nim i umieszczony wokół korpusu pusty, podatny cylindryczny płaszcz zawierający sprężyście odkształcalny w kierunku promienio4

167 649 wym walca, stalowy cylinder o grubości od około jednego milimetra od około pięciu milimetrów, cylindryczną wydrążoną i promieniowo sprężyście odkształcalną warstwę pośrednią umieszczoną w sposób ciągły wokół korpusu otoczoną przez i podpierającą usytuowany wokół niej płaszcz, przy czym warstwa pośrednia zawiera gęsty elastomerowy materiał mający twardość według skali A Shore'a od około 30° do około 80° oraz grubość promieniową od około dziesięciu milimetrów do około stu milimetrów i większą ilość obwodowych rozmieszczonych blisko siebie ścianek kanałowych usytuowanych na zewnątrz i w pobliżu wewnętrznej obwodowej powierzchni płaszcza i tworzących kanały o powierzchni przekroju wynoszącej co najmniej dziesięć milimetrów kwadratowych, uformowane w warstwie pośredniej na jej obwodzie.

Korzystnie korpus zawiera na obu końcach wystające osiowo na zewnątrz czopy i uformowane w tym korpusie, co najmniej na jednym końcu zwoju otwory środka chłodzącego łączące kanały ze źródłem środka chłodzącego usytuowanym na zewnątrz walca.

Korzystnie kanały zawierają rowki znajdujące się na zewnętrznym obwodzie warstwy pośredniej i otwarte w kierunku płaszcza.

Korzystnie kanały są usytuowane w sposób ciągły wzdłuż linii śrubowej wokół, walca na całej jego długości.

Korzystnie kanały znajdujące się blisko końców walca są głębsze i korzystnie szersze niż kanały znajdujące się bliżej środka walca.

Korzystnie warstwa pośrednia jest zakończona powierzchnią stożkową.

Korzystnie ścianki kanałowe dochodzą do wewnętrznej powierzchni obwodowej płaszcza tworząc rowki otwarte w kierunku wewnętrznej powierzchni obwodowej płaszcza.

Korzystnie płaszcz ma na swej zewnętrznej powierzchni powłokę zabezpieczającą przed zużyciem.

Cienkościenna osłona wykonana jest z metalu, który jest łatwo odkształcany w kierunku obowodowym, to jest, może on być łatwo wgnieciony lub obniżony i w ten sposób umożliwione zostanie pożądane zwiększenie powierzchni styku w kierunku obwodowym, a tym samym zmniejszenie jednostkowego nacisku stykowego. Lecz równocześnie cienkościenny płaszcz zwijający wykonany z metalu jest tylko nieznacznie lub nie jest wcale odkształcalny w kierunku osiowym w przeciwieństwie do płaszcza elastomerowego lub nawet gumowego i w ten sposób, ponieważ nie powstają żadne siły osiowe, nie wpływa na jakość nawijania.

Wynalazek znajduje zastosowanie jako walec podpierający, oporowy lub napędowy w urządzeniach nawijających do papieru lub podobnych artykułów.

W konstrukcji według wynalazku warstwa pośrednia składa się ze zwartego elastomerowego materiału o twardości według Shore'a w skali A od 30 do 80°.

W konstrukcji tej cały układ walca stykającego się ze zwojem jest jednak dostatecznie stabilny, aby przeciwdziałać niepożądanym drganiom przy zazwyczaj dużej prędkości roboczej. Metalowy, toczący się płaszcz walca jest najlepszy, jeśli wykonany jest ze stali i może mieć grubość promieniową 1 do 5 mm.

Korzystnie płaszcz obrotowy walca jest wykonany ze stali sprężynowej ponieważ stal ta ma szczególnie duży przedział sprężystości i może z łatwością dostosować się do ukształtowania walca nie zbliżając się do granicy plastyczności.

Określenie promieniowej grubości warstwy pośredniej zależy zasadniczo od poszczególnego przypadku. Musi ona być dostatecznie gruba, aby umożliwić dostosowanie sprężyste odkształconego płaszcza obrotowego do obwodu zwoju bez wytwarzania nadmiernych wydłużeń. Potrzebna do tego grubość zależy od nacisku stykowego i od średnicy tworzonego zwoju, Brany pod uwagę przy praktycznych zastosowaniach przedział wynosi pomiędzy 10 i 100 mm. Ważne ukształtowanie według wynalazku polega na fakcie, że w warstwie pośredniej, wzdłuż obwodu, rozmieszczone są kanały o przekroju wewnętrznym co najmniej 10 mm². Kanały powinny mieć mikroskopowy przekrój poprzeczny i nie powinny być konstruowane jako pory lub podobne. Spełniają one podwójne zadanie. Po pierwsze, zwiększają one sprężystość całego układu, ponieważ sprężyście podatny materiał warstwy pośredniej, gdy żebra pozostałe powstałe pomiędzy kanałami są odkształcone, z kolei, przez odpowiednie od167 649 kształcenie płaszcza walca, łatwiej przesuwa się na boki. Drugim zadaniem jest chłodzenie. Podczas obracania się walca wykonywana jest w materiale warstwy pośredniej znaczna praca zagęszczania, spowodowana pojawiającym się przy każdym obrocie odkształceniem. Gdy nie zostaną podjęte środki zaradcze, ta praca zagęszczania spowoduje nadmierne rozgrzanie sprężystego, podatnego materiału. Przeciwdziała się temu za pomocą środka chłodzącego.

W powierzchni warstwy pośredniej są utworzone rowki otwarte w kierunku wnętrza płaszcza walca. Rowki są wykonane jako obwodowe, zwłaszcza jako rowki obwodowe śrubowe tak, że dość łatwo może być rozprowadzany po całej obwodowej powierzchni środek chłodzący. W konstrukcjach wielodrogowych możliwe jest podawanie środka chłodzącego tam i z powrotem. Jeśli stosowane są rowki obwodowe przecinające się, wówczas otrzymuje się strukturę o kształcie waflowym lub rombowym. Ponieważ szczególnie ważne jest powstawanie sił osiowych w obszarze brzegów zwoju, a podatność płaszcza zwijającego powinna być tam szczególnie duża, można wykonać w obszarze brzegu obszaru roboczego rowków głębszych i/lub szerszych od rowków w środku obszaru roboczego. Warstwa pośrednia zwęża się osiowo na zewnątrz obszaru od zewnętrznej strony płaszcza walca w kierunku osi, w celu podwyższenia wytrzymałości zmęczeniowej urządzenia. Ponieważ papiery są często wypełnione pasami mineralnymi i są ścierane, a przez to, szerokość chwytu w kierunku obwodowym walca może mieć lokalne przesunięcia arkusza papieru względem obwodu, płaszcz walca jest pokryty na zewnętrznym obwodzie, materiałem redukującym zużywanie, na przykład, pokryciem z twardego metalu. Ten typ pokrycia ma także za zadanie zwiększenie współczynnika tarcia pomiędzy płaszczem walca i papierem lub innym materiałem arkuszowym, w celu przenoszenia sił obwodowych do zwoju bez zwiększenia nacisku stykowego.

Zaletą walca według wynalazku jest możliwość uzyskania zwoju o małej twardości pakowania i o dobrej jego jakości.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 i 2 przedstawiają schemat urządzenia nawijającego w przekroju prostopadłym do osi walców, fig. 3 przedstawia przekrój podłużny poprzez jeden koniec walca.

Na fig. 1 jest przedstawione urządzenie nawijające 20 z wałkami podporowymi stosowane do nawijania arkusza papieru 1 na zwój 2. Zgodnie z fig. 1 arkusz wyrobu jest przesuwany przy pewnym wzdłużnym naciągu arkusza i odchylany w dół za pomocą walca odchylającego 3. Nawija się on od dołu wokół napędzanego wału podporowego 4 o poziomej osi, obok którego usytuowany jest, na tej samej wysokości i w niewielkim oddaleniu, drugi walec podporowy 5 o tej samej konstrukcji i podobnie z poziomą osią. Nawijany zwój 2 styka się z walcami podporowymi 4, 5 w punktach 6 i 7 z naciskiem chwytowym 8, który uzyskiwany jest jako skutek ciężaru walca i nacisku stykowego 9 walca napędzanego 11, umieszczonego ponad walcami podporowymi 4, 5 i względem nich symetrycznie i znajdującego się pod działaniem siły zespołu tłoka z cylindrem 12. Walec napędzany 11 służy do prowadzenia szybko obracającego się zwoju 2 i do zapewnienia jednolitego formowania zwoju 2.

Fig. 2 przedstawia urządzenie nawijające z walcami podporowymi, gdzie arkusz wyrobu 1 jest nawijany na zwój 2, który nie styka się z walcami podporowymi, lecz jest osadzony na wałku na podpartych obrotowo pionowych ramionach 13, które są obrotowo zamontowane w dowolnym punkcie 14. Dzięki zespołom 15 tłoka z cylindrem połączonym przegubowo z obrotowymi ramionami 13 zwój 2 jest dociągany do walca podporowego 16 zamocowanego na swoim miejscu w przybliżeniu na tej samej wysokości. Wytwarzany jest nacisk uchwytowy 17. Arkusz papieru 1 przechodzi z góry, poprzez walce odchylające 18, 19 na walec podporowy 16 i, po przejściu chwytu, jest nawijany na zwój 2.

W ten sposób walce 4, 5, 11, 16 stykają się w chwytach z naciskami chwytowymi 8, 9, 17 na zwoju 2 i dzięki ich powierzchniowemu zachowaniu, decydują one o twardości pakowania zwoju 2. Walce 4, 5, 11, 16 mają, w ten sposób tę samą konstrukcję i stanowiąje walce 10, których wewnętrzna konstrukcja jest przedstawiona na fig. 3. Walec 10 składa się z cylindrycznego, wydrążonego walca 21, w którym umieszczona jest na końcach obrotowo-symetryczna część końcowa 22, na przykład, za pomocą wspawania, i wychodzi na zewnątrz poza koniec wydrążonego walca 21 tworząc tam występ 23 walca 21. Części te stanowią razem

167 649 element walcowy 24. Przedstawiony układ jest wystarczający, gdy długość walca 10 nie jest zbyt duża i obciążenie nie jest zbyt wielkie. W innych przypadkach, wydrążony walec 21 może być częścią hydraulicznego, wewnętrznie usztywnionego walca na przykład walca o regulowanym ugięciu według, na przykład, DE-OS/22/30/139.

Zewnętrzny obwód 25 elementu walcowego 24 jest cylindryczny. Z zewnętrzną warstwą połączona jest warstwa pośrednia 26 wykonana z gęstego, sprężystego podatnego poliuretanu o twardości według skali A Shore'a 50°. Na zewnętrznym obwodzie warstwy pośredniej znajdują się śrubowe rowki obwodowe 27, 28, których szerokość wynosi około 4 mm i których głębokość wynosi około 12 mm. W przykładowej konstrukcji obwodowe rowki 27, 28 tworzą gwint dwuzwojny. Dwuzwojne gwinty utworzone przez obwodowe rowki 27 lub 28 są połączone, za pomocą otworów łączących 29, 31, z centralnie wywierconym otworem 32 w występie walcowym 23, poprzez który może być doprowadzany środek chłodzący, na przykład powietrze lub woda, który jest pompowany poprzez obwodowe rowki 27, 28 z lewa na prawo na fig. 3. Walec 10 zawiera przewód odprowadzający dla środka chłodzącego. Rowki obwodowe 27, 28 są równomiernie· rozmieszczone na obwodzie i upakowane blisko siebie. Cylindryczny zewnętrzny obwód warstwy pośredniej 26 pokryty jest cienkościennym płaszczem walcowym 33 ze stali sprężynowej o średnicy promieniowej około 2 mm, który jest naciągnięty na warstwę pośrednią 26 i pokrywa całą jej powierzchnię. Poza tym, płaszcz walcowy 33 zamyka od zewnątrz rowki 27, 28 mające prostokątny przekrój poprzeczny z zaokrąglonym dnem.

W górnej części fig. 3 jest przedstawiona dolna część zwoju 2, który styka się z płaszczem walcowym 33. Jego lewy brzeg może wahać się w granicach 34 i 34'. Rowki 27, 28 mogą być głębsze i szersze w tym obszarze, jak pokazano przerywanymi liniami, w celu zapewnienia szczególnie sprężystej podatności całego układu w brzegowym obszarze zwoju. Płaszcz walcowy 33 oparty jest na całej długości walca i styka się z warstwą pośrednią 26. Warstwa pośrednia 26 jest zakończona stożkiem ściętym 26' co zwiększa podatność i zapobiega zniszczeniu spowodowanemu efektem brzegowym. Zewnętrzna strona płaszcza walcowego 33 ma pokrycie 36 z twardego metalu w celu przeciwdziałania skutkom długotrwałego ścierania arkuszem papieru 1 i aby zwiększyć współczynnik tarcia pomiędzy płaszczem walcowym 33 i arkuszem papieru 1.

Walec 10 jest stosunkowo łatwo odkształcić, w płaszczyźnie prostopadłej do osi, ponieważ płaszcz walcowy 33 jest wykonany z cienkiej stali sprężynowej i jest elastycznie podpierany przez warstwę pośrednią 26. Płaszcz walcowy 33 jest na skutek tego wypychany i dotyka obwodu zwoju w chwycie na powierzchni stykowej 35, która jest stosunkowo szeroka dzięki stykowi, a w każdym razie jest szerszą niż byłaby w przypadku całkowicie sztywnego walca przeciwdziałającego. Siła styku przypadająca na jednostkę długości jest w ten sposób rozłożona na tej stosunkowo dużej powierzchni stykowej 35 tak, że wytwarzany jest dość mały jednostkowy nacisk chwytowy, pomagający w uzyskiwaniu małej twardości upakowania, która jest, w wielu przypadkach pożądana. Tylko całkiem nieznaczące zmiany długości w kierunku osiowym są związane z odkształceniem w płaszczyźnie prostopadłej do osi tak, że w obszarze brzegowym 2' zwoju 2 nie występują naprężenia, a jakość zwoju na brzegu nie jest obniżona.

167 649

167 649

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 1,50 zł

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Walec do nawijania papierowej wstęgi w urządzeniu nawijającym zawierającym co najmniej jeden walec podpierający, nawijający, naprężający i napędzający zwój papierowy znamienny tym, że zawiera korpus (24) o cylindrycznej powierzchni zewnętrznej (25) i wzdłużnej osi obrotu, współosiowy z nim i umieszczony wokół korpusu (24) pusty, podatny cylindryczny płaszcz (33) zawierający sprężyście odkształcalny w kierunku promieniowym walca, stalowy cylinder o grubości od około jednego milimetra do około pięciu milimetrów, cylindryczną wydrążoną i promieniowo, sprężyście odkształcalną warstwę pośrednią (26) umieszczoną w sposób ciągły wokół korpusu (24) otoczoną przez i podpieraj ącą usytuowany wokół niej płaszcz (33), przy czym warstwa pośrednia (26) zawiera gęsty elastometrowy materiał mający twardość według skali A Shore'a od około 30° do około 80° oraz grubość promieniową od około dziesięciu milimetrów do około stu milimetrów/ i większą ilość obwodowych rozmieszczonych blisko siebie ścianek kanałowych usytuowanych na zewnątrz i w pobliżu wewnętrznej obwodowej powierzchni płaszcza (33) i tworzących kanały (27, 28) o powierzchni przekroju wynoszącej co najmniej dziesięć milimetrów kwadratowych, uformowane w warstwie pośredniej (26) na jej obwodzie.
2. 2. Walec według zastrz. 1, znamienny tym, że korpus (24) zawiera na obu końcach wystające osiowo na zewnątrz czopy (23) i uformowane w tym korpusie (24), co najmniej na jednym końcu zwoju (2) otwory (29, 31, 32) środka chłodzącego łączące kanały (27,28) ze źródłem środka chłodzącego usytuowanym na zewnątrz walca (4, 5,11,16)
3. 3. Walec według zastrz. 1, znamienny tym, że kanały (27, 28) zawierają rowki znajdujące się na zewnętrznym obwndzie warstwy pośredniej (26) i otwarte w kierunku płaszcza (33).
4. 4. Walec według zastrz. 1, znamienny tym, że kanały (27, 28) są usytuowane w sposób ciągły wzdłuż linii śrubowej wokół walca (4, 5,11,16) na całej jego długości.
5. 5. Walec według zastrz. 1, znamienny tym, że kanały (27, 28) znajdujące się blisko końców walca (4, 5,11,16) są głębsze i korzystnie, szersze niż kanały (27, 28) znajdujące się bliżej środka walca (4, 5,11,16)
6. 6. Walec według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwa pośrednia (26) jest zakończona powierzchnią stożkową (26’).
7. 7. Walec według zastrz. 1, znamienny tym, że ścianki kanałowa dochodzące do wewnętrznej powierzchni obwodowej płaszcza (33) tworząc rowki otwarte w kierunku wewnętrznej powierzchni obwodowej płaszcza (33).
8. 8. Walec według zastrz. 1, znamienny tym, że płaszcz (33) ma na swej zewnętrznej powierzchni powłokę zabezpieczającą przed zużyciem.