каландрирующий или гофрирующий валик

Формула изобретения

1. КАЛАНДРИРУЮЩИЙ ИЛИ ГОФРИРУЮЩИЙ ВАЛИК, содержащий центральный продольный вал, запорные фланцы, расположенные на обоих концах продольного вала, и установленные между фланцами на валу спрессованные листы набивочного материала и металлические элементы для отвода тепла, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности в работе, металлические элементы расположены продольно относительно центрального вала в листах набивочного материала и контактируют с запорными фланцами.

2. Валик по п.1, отличающийся тем, что металлические элементы имеют диаметр 1 3 см.

3. Валик по пп.1 и 2, отличающийся тем, что металлические элементы расположены вдоль части или вдоль всей его длины.

4. Валик по пп.1 3, отличающийся тем, что металлические элементы расположены концентрично вокруг центрального продольного вала.

5. Валик по пп. 1-4, отличающийся тем, что металлические элементы выполнены в виде стержней.

6. Валик по пп.1-5, отличающийся тем, что он имеет дополнительные металлические элементы в виде листов фольги или медных дисков, которые расположены перпендикулярно к основным металлическим элементам и контактируют с ними.

Описание изобретения к патенту

Изобретение представляет собой усовершенствование каландрирующих и гофрирующих валиков.

Каландрирующие и гофрирующие валики обрабатывают материал, обычно бумагу, который протягивают с усилием с целью придания ему желаемого окончательного вида или обеспечения одинаковой толщины. Они включают в себя продольный стальной центральный вал, на каждом конце которого установлен фланец, завальцованный немного внутрь. Указанный валик заполнен спрессованным волокном, обычно натуральным, главным образом, целлюлозным, но возможно и синтетическим.

Каландрирующие валики используют для "финиширования" поверхности материалов, таких как магнитная лента, ткань или бумага, например, с высококачественным глянцем.

Гофрирующие валики вращаются напротив профилированных стальных роликов, образуя вращающееся сдавливающее устройство. Таким образом, материалы, такие, например, как бумажные салфетки, протягивают через сдавливающий зазор пары: гофрирующий валик стальной ролик.

Выбор материала заполнения валика зависит от вида материала, подвергаемого "финишированию", а также от характеристик, которые ему следует придать. Наиболее современные отделочные фабрики используют валики, заполненные шерстяной бумагой или хлопковой бумагой. Тысячи слоев хлопковой или шерстяной бумаги аксиально навивают на центральный вал и спрессовывают гидравлическим давлением с целью формирования из материала компактного тела. Ограничивающими условиями в этом процессе являются скорости вращения валиков и давления, с которыми материал заполнения валика может взаимодействовать с материалом, подвергаемым "финишированию".

Однако общей для этих процессов проблемой является то, что они генерируют тепло. Этот эффект может быть вреден для наполнителей валика, так с повышением температуры целлюлоза или другой материал заполнения может перегреться и возгореться. Побочными продуктами горения целлюлозы являются углерод и вода, накопление которых является источником образования раковин с жидкостью повышенного объема в материале заполнителя, главным образом, на краях валиков, которые являются причиной разрывов внутри, а также на поверхности материала заполнителя валика. По этой причине валики, работающие в условиях повышенного нагрева, традиционно изготавливают из асбеста. Несмотря на то, что они работают хорошо, асбест считают сейчас неприемлемым материалом ввиду возможности вредного влияния на здоровье, обусловленного длительной работой с ним.

Среди попыток отвести тепло от материала валика можно отметить запрессовку дисков из медной фольги между полосками шерстяной или хлопковой бумаги, образующими заполнение. Диски применяют с целью отвода тепла от заполнения к центральному валу. В попытке дальнейшего улучшения отвода тепла центральный вал выполняют пустотелым и через такой пустотелый вал пропускают текучую охлаждающую среду, обычно воду. Так как тепло выделяется внутри валика, то оно проходит по медным дискам к валу, от которого это тепло отводится текучей охлаждающей средой. Немного машин, однако, могут быть приспособлены к такому процессу с водяным охлаждением, что ограничивает до некоторой степени применение такого процесса.

Задачей изобретения является создание более эффективных средств отвода тепла от валиков, которые позволяли бы снизить вредное воздействие тепла на валики и повысить скорость вращения.

Для этого в каландрирующем валике, содержащем центральный продольный вал, запорные фланцы, расположенные на обоих концах продольного вала, и установленные между фланцами на валу спрессованные листы набивочного материала и металлические элементы для отвода тепла. Металлические элементы расположены продольно относительно центрального вала в листах набивочного материала с возможностью контакта с запорными фланцами.

Набивочный материал заполнения включает в себя большое число кольцевых листов в виде диска, которые нанизаны на вал перпендикулярно ему, указанные листы гидравлически спрессованы.

Указанные листы выполнены предпочтительно из волокон, а по природе являются целлюлозными.

Дополнительные теплопроводные элементы предпочтительно представляют собой кольцевые листы или диски, выполненные из медной фольги, которые могут иметь меньший диаметр, чем бумажные диски. Они также расположены на валу и уложены с промежутками между бумажными дисками.

Преимуществом является то, что диски представляют собой детали толщиной 1 мм и аксиально расположены на валу через равные промежутки, например через каждые 6 мм вдоль валика, образуя таким образом валик, заполненный медью и бумагой.

Медные диски предпочтительно находятся в тепловом контакте со стальным валом, который сам может иметь медное покрытие для повышения теплопроводности.

Теплопроводные элементы выполнены из металлических стержней (предпочтительно медных) и имеют диаметр от 1 до 3 см, вставлены в наполнитель валика с одного или обоих торцов валика так, чтобы указанные стержни располагались вдоль части или вдоль всей длины каландрирующего валика.

Преимуществом является то, что в продольном направлении во фланцах и в материале заполнения выполнено множество отверстий, предназначенных для помещения в них медных стержней, каждый стержень таким образом пронизывает каждый из линейного набора медных дисков, с которыми вступает в тепловой контакт там, где эти диски присутствуют.

По крайней мере один конец каждого стержня предпочтительно вставлен во фланец так, что стержни находятся в тепловом контакте с фланцами.

Стержни предпочтительно расположены концентрично вокруг центрального вала.

На фиг. 1 представлен продольный разрез каландрирующего валика, на участке А показана более широко разнесенная секция листов, составляющих материал заполнения; на фиг. 2 неполный поперечный разрез валика.

Каландрирующий валик 1 состоит из продольного полого стального центрального вала 2, имеющего стальные кольцевые фланцы 3, завальцованные частично внутрь вала 2 с каждого его торца. Такое расположение ограничивает кольцевое пространство (или валик) 4 вокруг вала 2, которое заполняют плотно уложенным набивочным волокнистым материалом 5, включающим в себя множество кольцевых листков 6, имеющих форму диска и выполненных из хлопковой или шерстяной бумаги, которые нанизывают перпендикулярно на вал. Указанные листы гидравлически спрессовывают для образования компактной жесткой внутренней структуры бумаги и наружной поверхности 7 качения. До спрессовывания между листами 6 бумаги с промежутками проложены кольца из листовой фольги или медные диски 8, имеющие диаметр меньший, чем бумажные диски, таким образом они не пересекаются с поверхностью 7 качения. Указанные кольцевые медные диски 8 представляют собой детали миллиметровой (мм) толщины, расположенные соосно на валу 2 с шагом 6 мм внутри спрессованного материала 5 таким образом, что их внутренняя окружность находится в тепловом контакте со стальным валом 2. В каждом из фланцев 3 выполнен круговой набор отверстий 9, проходящих внутрь материала 5 валика. Затем в отверстия 9 вставлены продольные медные стержни 10 диаметром 1 см таким образом, что в рабочем положении наружная поверхность стержня находится в тепловом контакте с теми областями материала 5 и теми медными дисками 8, которые он пронизывает. Кроме того, наружные концы стержней 10 закреплены во фланцах 3.

Торцы 11 вала 2 имеют средства, позволяющие валу 2 вращаться. Когда поверхность 7 каландрирующего валика находится во фрикционном контакте с поверхностью материала, подвергаемого "финишированию", внутри материала 5 валика, главным образом на его краях, выделяется тепло, но в меньших по размерам валиках тепло может выделяться вдоль всей длины валика.

В предлагаемом устройстве тепло, выделяющееся внутри материала наполнителя валика, может быть более эффективно отведено от валика 1 с помощью теплоотвода, образованного группой тепловых контактов между компонентами, описанными выше. Выделенное тепло имеет тенденцию к стеканию к медным дискам 8, которые находятся в тепловом контакте как со стальным валом 2, так и с медными стержнями 10, а последние с фланцами 3. От медных дисков 8 тепло отводится в полое пространство внутри вала 2. Также тепло может отводиться от медных дисков 8 через медные стержни 10 к фланцам 3, при этом интенсивность теплового потока определяется температурным градиентом между температурами внутри тела валика и окружающей среды.

Таким образом, поскольку выделяющееся тепло отводится в процессе работы более эффективно, валики могут работать при больших скоростях вращения, при которых раньше в валике происходило бы горение и разрушения.

Сравнительные испытания показали, что обычный валик, имеющий полный центральный вал и установленный на нем медный диск, при вращении со скоростью 250 м/мин охлаждают до 85^оС при пропускании через центральный вал воды под давлением 1,8 бар, в то время как предлагаемое устройство охлаждалось до 55^оС, демонстрируя существенное снижение температуры примерно на 30^оС при работе в тех же условиях.