[發(fā)明專利]熱輥

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200880120132.0
• 申請日: 2008-12-10
• 公開（公告）號: CN101896668A
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 亞尼·哈科拉;米卡·維爾揚馬;阿馬斯·格特;湯米·萬哈拉
• 申請（專利權(quán)）人: 美卓造紙機械公司
• 主分類號: D21G1/02
• 分類號: D21G1/02
• 代理公司: 隆天國際知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 72003
• 代理人: 鄭小軍;鄭特強

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在纖維幅材機(優(yōu)選為造紙機、紙板機和化學(xué)紙漿機)中使用，以處理(例如加熱、壓光、濕擠壓和/或冷卻)幅材類材料的熱輥。

本發(fā)明涉及被加熱和/或冷卻的輥，即熱輥，包括用于承載載荷的圓柱形的內(nèi)軸、圍繞該內(nèi)軸的金屬外層、及用于傳熱劑(heat-transfer?agent)的流道，該流道是與內(nèi)軸和外層之間的界面相關(guān)聯(lián)地被設(shè)置的。

背景技術(shù)

目前，壓光紙和紙板所需的熱能是由被加熱的輥(即熱輥)產(chǎn)生的。在過去數(shù)年間，壓光機的運行速度已顯著提升。為獲得所需的壓光效果，熱輥的表面溫度也必須升高到200℃-250℃乃至更高。高運行速度加上熱輥的高表面溫度，意味著來自熱輥的熱能交換必須非常高，在新工藝中通常為200kW/m乃至更高。

公知的是，熱輥的熱量是通過將用作傳熱劑的液體或氣體傳導(dǎo)到熱輥內(nèi)部(具體就是傳導(dǎo)到熱輥的殼體中的孔內(nèi))來產(chǎn)生的，熱量由傳熱劑傳遞到殼體并進一步被傳導(dǎo)至輥的表面。

專利說明書EP?0710741?B1披露了用于在高溫和高壓下壓光紙的、被加熱的輥。在這種熱輥中，由第一材料(例如鍛鋼、鑄鐵、鑄鋼或球墨鑄鐵)制成的壁構(gòu)成輥體。該內(nèi)層(即輥體)設(shè)有由第二材料制成的薄的圍繞著的表面層，該表面層堅硬且耐磨。另外，這種熱輥具有用于傳熱劑的軸向?qū)Ч埽@些導(dǎo)管被均勻地定位和封閉于內(nèi)層材料內(nèi)。

實踐中，由于受鉆孔加工技術(shù)所限，上述的熱輥中用于傳熱劑的流道是圓形的，并且除非決定利用獨立的形式(例如較大的直徑)來減慢流動，或者利用獨立的形式(例如較小的直徑)來加快流動，或者例如在流道中使用限流裝置，否則流道在整個長度上具有相同的直徑。因此，在這種流道中難以形成單獨的減慢或加快流動的特性。此外，受加工技術(shù)所限，鉆制出的流道必須等于或大于某一最小直徑。一般可以認為，在上述的熱輥中，不能夠自由地選擇流道的尺寸并靠近殼體的表面層將流道定位。

冷激鑄鐵輥(chilled?cast?iron?roll)是一種在被冷卻的金屬鑄模中鑄造的鑄鐵輥。其制造方法是在迅速冷卻的表面層中形成堅硬、耐磨但較脆的白口鑄鐵層。冷激鑄鐵輥和鋼輥的制造技術(shù)的問題為周緣鉆孔成本高且困難。必須要加工出許多孔，且這些孔必須距熱輥的表面相對遠地被定位，以使溫度分布變得足夠均勻，并使這些孔的位置和對準誤差較小。在輥的殼體中鉆縱向的孔非常困難，因為通過鑄造形成的冷激鑄鐵輥的材料分布阻礙了靠近表面的鉆孔操作。通常需要沿不同的方向鉆出兩個相對的孔。為實現(xiàn)均勻加熱并加快加熱和冷卻階段，優(yōu)選的是在殼體中鉆制更多的流道。而這直至今天尚因這一選項的技術(shù)要求性質(zhì)和所需成本的緣故，是不可行的。另外還可以認為，大型鍛件不易購得，且這類鍛件昂貴，尤其在沿周緣鉆孔時更是如此。

特別是，對熱輥的加熱效率的要求已經(jīng)提高。這已使得老式的冷激鑄鐵輥由于熱應(yīng)變增大而變得不適用。在鋼鐵工業(yè)當(dāng)前的高需求狀況下，作為替代技術(shù)的調(diào)質(zhì)鋼輥就其價格和交付周期而言已變得不現(xiàn)實。

對冷激鑄鐵輥來說，孔位于較軟的內(nèi)層，即通常位于“灰口鑄鐵”中。由于冷激鑄鐵輥和鋼輥的材料的導(dǎo)熱性均相對較差，所以孔和表面之間的長傳熱距離必然導(dǎo)致高的油溫。

縱向鉆制的流道的直徑通常在其整個長度上是恒定的。然而舉例來說，如在專利說明書FI?106054?B中提出的，從均勻傳熱的觀點出發(fā)，流道的位置、橫截面積和周緣壁長度應(yīng)當(dāng)根據(jù)加熱油沿流動方向的溫度變化而變化。在現(xiàn)有技術(shù)中，這是通過改變流道與輥的殼體外表面之間的距離、通過以獨立的限流構(gòu)件限制流動，從而使橫截面積減小且流速增大、或者通過粗糙化、開槽或開孔等方式增大壁的表面積來實現(xiàn)的。另一種常用的使沿軸向加熱中的溫差平均化的方法是將流動設(shè)定為在相鄰的流道中沿不同方向流動。

靠近熱輥的外表面將流道定位是有利的，因為傳熱劑到熱輥的外表面的距離將由此變短。然而，在已知的沿周緣被鉆孔的輥中，為了使得“條痕現(xiàn)象(barring)”最小化，亦即在輥的情況下，使得熱輥的由熱膨脹的局部差異導(dǎo)致的圓柱度分布曲線(profile)的波動、及熱輥的外表面上的溫度變化中的條狀變量(bar-like?variation)最小化，而將流道設(shè)置成間隔相對密集，這從經(jīng)濟性而言并不可行。

公知的是條痕現(xiàn)象會激發(fā)輥的振動，并對處理中的紙的特性造成有害影響，其他的方面不說，這種影響僅從紙的光澤和厚度的差異中就可以看出。

公知的熱輥還有另一個問題就是不能足夠迅速地冷卻熱輥。例如，當(dāng)更換輥時，為了避免不必要的工序延遲，必須使熱輥迅速冷卻下來。