阅读说明：本技术 辊和用于制造轴的方法 (Roller and method for producing a shaft ) 是由 赫宁·斯特格曼斯 安斯加尔·米勒 安德烈亚斯·许特 于 2014-05-23 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种在用于制造和/或整理纤维幅的机器中的用于处理纸张幅、纸板幅、棉纸幅或其它的纤维幅的辊和用于制造轴的方法,辊具有能够绕固定不动的以栓柱(2)支撑在支承部(18)中的轴(1)旋转的辊套(15、25),辊套在与配对压挤元件(19)形成挤压缝隙的情况下被轴(1)上的支撑元件(17)朝着配对压挤元件的方向压挤。为了提供用于辊的轴的新的结构形状,该轴在其制造方面是简单的,但是尽管如此仍具有抵抗弯曲的合适的阻力矩,对此所提供的是,轴沿挤压方向被施加了所期望的阻力矩的至少90％的部分或所述轴(1)本身由金属板(4)制成,金属板的端部变细为栓柱(2)。(The invention relates to a roll for treating a paper, cardboard, tissue or other fibrous web in a machine for producing and/or finishing the fibrous web, comprising a roll jacket (15, 25) that can be rotated about a stationary shaft (1) supported in a bearing (18) by means of studs (2), wherein the roll jacket is pressed by a support element (17) on the shaft (1) in the direction of a counterpressure element (19) forming a pressure gap with the counterpressure element, and to a method for producing a shaft. In order to provide a new structural shape for a shaft of a roll, which is simple in terms of its manufacture but nevertheless has a suitable moment of resistance against bending, it is provided for the shaft to be made of a metal sheet (4) at the end of which the studs (2) taper, or for the shaft (1) itself, in the direction of extrusion, to which at least 90% of the desired moment of resistance is applied.)

辊和用于制造轴的方法

本申请是于2014年5月23日申请的、于2015年12月7日进入中国国家阶段的、PCT申请号为PCT/EP2014/060652、国家申请号为201480032474.2、发明名称为“辊及辊轴的制造”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种在用于制造和/或整理纤维幅的机器中的用于处理纸张幅、纸板幅、棉纸幅或其它的纤维幅的辊和用于制造轴的方法，辊具有能够绕固定不动的以栓柱支撑在支承部中的轴旋转的辊套，辊套在与配对压挤元件形成挤压缝隙的情况下被轴上的支撑装置朝着配对压挤元件的方向压挤。

背景技术

这样的辊通常由静止的、轴向的承载结构(在该申请中被简化地称为辊轴或更简化地称为轴)构成，在静止的轴向的承载结构上通常定位有液压支撑元件作为支撑装置，即使在挤压缝隙中有挤压载荷时，液压支撑元件仍然再次使旋转的辊套保持在水平的位置中。有时也使用压力腔作为支撑装置，压力腔作用到辊套的部分周面上。这样的辊被称为“S辊”。

通过这种类型的支撑装置可以将在纤维幅宽度上均匀的载荷施加到纤维幅上。对于这种辊，申请人使用了由不同的材料制成的辊套。包括所谓的例如由钢或铸件制成的硬辊套。为了对纤维幅进行均匀密封，这些硬辊套也可以承载弹性的表面覆层。关于辊套还已公知的是，辊套由弹性的塑料制成，例如由纤维加强的树脂制成。这种套体是如下这样地柔韧的，即，在使用另外的辊作为针对支撑装置的配对压挤元件时可以设置与配对元件相匹配的内凹的靴形件，从而使得对于幅面来说在这种辊之间的处理区明显比例如在两个硬辊之间的要长。这种类型的辊结构在对纤维幅进行脱水的情况下或当仅想实现较小的密封时具有优点。轴借助其端部固定、定位和支撑在支座内、轴承壳体内或支架内。这些端部在下面通常被称为栓柱。旋转的辊与静止的辊轴之间的相对运动同样在栓柱的区域内经由支承部实现。

作为现有技术，图3示出了两个相对彼此作用的不同的辊，但是，这两个辊可以相应于本发明的主题。两个辊以它们的栓柱12、22支撑在机器座内的支承部18中。根据是否是上辊或下辊10、20地考虑，相应的另外的辊是在权利要求书中被称为配对压挤元件19的构件。因此，该相应的另外的辊概括地被称为配对压挤元件，这是因为在特定的情况下，也使用另外的元件来替代辊，例如转动的钢带或刷子。

在图3中示出的该现有技术把被申请人称为“NipcoFlex辊”作为下辊10来示出。其具有由钢或铸件制成的固定不动的旋转对称的轴11，轴具有一体式的栓柱12。在轴承13中并且经由旋转的支撑盘14保持地，柔韧的人工合成材料套15进行转动。液压操作的内凹地成形的、与配对压挤元件19相匹配的靴形件16作为支撑装置17朝着上辊20的方向起作用。下辊20是被申请人称为“NipcoP辊”的辊。其也具有轴21，在它的端部上焊接有栓柱22。在这里是单独的液压支撑元件26作为支撑装置17使用，这些支撑元件液力地和/或静液压地向着辊套25作用。套体25再次经由延长部24和轴承23支承在栓柱22上。

至今为止，申请人使用的辊是指，轴是重的，通常非常困难的是，针对通常超过10m的长度而足够地快速地提供材料，并且针对焊接连接的情况，对用于负荷的轴的设计要通过挤压载荷来进行尺寸设计。大多数的轴的首要目的是，将朝向挤压载荷方向的阻力矩最大化。因此，在现今的轴中，也使用了如I型廓、T型廓、箱形型廓、管型廓或U型廓那样的传统的阻力优化的横截面形状(在NicpoFlex和NipcoP的情况下也如此)。对合适的横截面几何结构的选择往往是传统的。更复杂的是对从中间部分至焊接的栓柱的过渡部进行设计。

为了进行更准确的尺寸设计并且还要考虑运行中的固有频率，尝试了不同的途径。这种类型的经优化的辊由德国专利申请DE 10 2007 006 743 A1所公知。

在申请DE 10 2007 006 743 A1中提出了一种轴，其仅沿负荷方向如下这样地实心构成，即，其具有必要的阻力矩并且进而与高的固有频率相结合地沿该方向具有必要的刚性，侧向地例如经由半壳来进行加固。为此使用了加固元件，加固元件沿横向方向以如下方式对轴进行加固，即，在使用了辊的机组高速运转的情况下，轴的固有频率在该方向上是不重要的。

轴由于变窄的结构形状和空心的加固元件如所期望地那样明显变轻了。

现在也被证实的是，上述实际改进的结构形状也具有缺点。

在铸件变型方案中，整个的承载结构由具有片状石墨的铸铁(GJL)、具有蠕虫状石墨的铸铁(GJV)和具有球状石墨的铸铁(也被称为球墨铸铁)(GJS)铸造而成。优点是，可以相对自由地选择由栓柱和中间部分构成的所期望的几何结构。反之，不足的是，用于铸件的高成本，以及高加工成本(加工大构件/铸件加工余量/表面质量)。此外，存在有铸造缺陷的风险，这就要承担对工件的高花费的检查并且仅允许有限的修复可能。此外，大铸造工件的可获得性在过去几年里一直是困难的。

在同样经常使用的钢件变型方案中，在结构中，中间部分由金属板、型材或管件焊接在一起。虽然优点是良好的可使用性以及用于原材料的低成本。此外，与铸件相比提供的制造选择更大。但是，用于设计、计算和建立焊接连接的费用是大缺点。更加针对的是，当焊缝位于具有高负荷的区域中时，这需要对焊缝和接隙准备提出相应地高的质量要求。金属板坯通常高成本地以切削的方式进行加工，以便执行针对高质量接隙所需的焊缝准备。经常需要对焊缝进行连续焊接，这需要对焊缝根部进行处理并且意味着高成本。

发明内容

因此，本发明的任务在于，提供一种辊，其具有新的结构形状的轴，轴在其制造方面是简单的，但是尽管如此仍具有抵抗弯曲的合适的阻力矩。

根据本发明，该任务在辊方面通过如下方式来解决，即，轴沿挤压方向被加载有所期望的阻力矩的至少90％的部分或轴本身由板制成，金属板的端部变细为栓柱。

金属板坯件可以锻制(锻制金属板)或轧制(厚金属板)，其也可以是扁锭。其基本上包含从中间部分至栓柱地由一个工件制成的整个的轴轮廓。在金属板中产生去除部，通过去除部提供了栓柱轮廓，与传统的辊相比从加工起就是明显更低花费的。

在此，对金属板在挤压方向上的横截面的尺寸设计由负荷来确定，尤其是由于在挤压缝隙中的挤压力以及重力和所需的沿挤压方向的固有频率来确定。

有利的是，金属板具有130mm至500mm的厚度。

根据辊的尺寸设计地，这样的金属板厚已被证实足够用于加载所期望的阻力矩。在此，在横截面中平行于挤压平面的边的间距(也就是垂直于挤压平面的边)大于金属板厚度，以便可以构建足够的阻力矩。

优选地，板的横截面不仅在轴向的中部而且在栓柱处都是矩形的。

由此完全取消在车床上如以前至少在栓柱处常见的那样的加工。对于术语“矩形”，在构件横截面中不考虑倒棱加工。

有利的是，轴具有如下沿挤压方向的伸展部，该沿挤压方向的伸展部与横向于挤压方向的伸展部相比大至少2.5倍，优选至少3倍。与轴的常见的圆形实施方案相对地，在这里如下地选择横截面，其在沿着和横向于挤压方向的两个主惯性轴中的面积矩是不同的，优选是显著不同的。

有利的是，栓柱的形状从金属板中烧灼出或铣出。

在该情况下，为轴选择金属板作为基材，金属板的宽度相应于在辊的中部内沿挤压方向的区域。因此，无需高花费地，在金属板的端部上切去金属板的不预留给栓柱的部分。该加工是简单的，并且部分长轴不必在车床上加工。通过对栓柱进行“自由切割”提供了用于支承辊套的足够的自由空间。

有利的是，在轴上设置有用于滚动轴承的具有旋转对称周面的轴承容纳部。

因此，例如将呈管状的构件在矩形的栓柱上推移，并且在那里例如在中央用螺栓固定。优点在于，滚动轴承能够以简单的方式与本身矩形的轴横截面连接。于是，滚动轴承直接或间接地承载能旋转的辊套。辊套的这种类型的支承可以与承载结构本身无关，从而可以更低成本地在较小的加工中心上以独立的加工步骤进行对该零件的加工。

优选地，轴具有侧向的加固元件。

优选沿轴向方向旋拧或焊接到轴的金属板上的该加固元件可以与横向于挤压平面的固有频率相匹配地来选择。

根据本发明，该任务在辊轴的制造方面通过如下方式来解决，即，为了在端部形成栓柱，从表现为辊轴主要组成部分的金属板中借助铣削或燃烧实施出材料去除部。

附图说明

下面应以多个实施例详细阐述本发明。其中：

图1示出根据本发明的辊的轴的三维局部视图；

图2示出根据本发明的辊的具有加固元件的轴的三维局部图；

图3示出包含有所涉及的辊的根据现有技术的挤压装置的侧视图；

图4示出具有虚线标识的去除部的轴的侧视图。

具体实施方式

用于弯曲受控的辊10、20的在图1中示出的轴1最大程度地由具有130mm至500mm厚度的金属板4构成。轴1如下这样地示出，即，竖直取向平行于朝向辊的挤压方向。因此，金属板4的矩形的横截面如下这样地布置，即，较长的伸展部同样垂直地延伸，以便获得抵抗弯曲的尽可能高的阻力矩。金属板4的该垂直伸展部至少在轴1的中间区域3中比相当于金属板4的厚度D的沿横向方向的伸展部大至少2.5倍。

在轴的上侧上示出了固定孔6，借助固定孔能够将合适的支撑装置17安设到轴1上。这些安装件基本上相当于如在图3中示出的现有技术的安装件。因此，优选能够将液压装置作为支撑装置17装入，液压装置具有单独的静液压或液力的支撑元件26或者具有优选朝配对压挤元件19内凹地成形的无中断的靴形件16。相应地，所示的轴装入到例如压光机的或挤压机的下辊中。对于上辊(在上辊中支撑装置向下指向)来说，轴必须绕其纵向轴线以180°转动。

为了成形出栓柱2，在端部上从金属板4中实现材料去除部9，优选通过铣削或烧灼。图4示出在哪里从矩形的金属板4中实现材料去除部9。为此，烧灼去除或铣削掉虚线区域。

然后，仅需要加工较少的面5，例如在那里安设轴承容纳部7或固定支撑装置17。

附加地，借助图2(其再次示出了如在图1中那样的轴)可知，为了在所有的方向上提高刚性可以螺接或焊接加固元件8。由此，能够影响所有自由度的固有频率。这是因为，由于辊套15、25的旋转会导致对结构的稳定性产生损害的振动。在此，激发频率相当于套体转动的频率，并且因此与辊套15、25的旋转速度有关并且进而与机器速度有关。振动尤其是因为辊套的不均衡而出现。

整体上，通过本发明提供了一种例如由经锻制的钢构成的几乎一体式的轴1，该轴可以完全超过10m长，该轴承受了所有作用到它上的力。因此，仅通过自重就已经导致相当大的负荷。为此产生支撑装置3的挤压力，挤压力如在这里的在向上指向的支撑面中那样与反向于挤压方向6的重力共同地使轴1受负荷。结果是，轴1针对这种沿着或反向于挤压方向的力的负荷能力最大。在这里被证实有利的是，轴的横截面在整个长度上都是矩形的。当固有频率处于激发频率的范围之外从而不会发展为谐振现象时和/或当振动被减弱时，轴1的此后得到的振动稳定性仍然会被保持。为此，加固元件8相应地优选以数学方法来设计。

因为轴1由矩形的金属板4设计而成，并且栓柱也在通过材料切除而露出之后具有矩形的横截面，所以用于滚动轴承的轴承容纳部7以特别简单的方式螺接到轴1上。轴承容纳部基本上由具有被拧紧到轴1上的固定金属板7b的短的管体7a构成。

附图标记列表

1 轴

2 栓柱

3 中间的区域

4 金属板

5 经加工的面

6 固定孔

7 轴承容纳部

7a 管体

7b 固定金属板

8 加固元件

9 材料去除部

10 下辊

11 轴

12 栓柱

13 轴承

14 支撑盘

15 辊套、塑料套

16 靴形件

17 支撑装置

18 在机器座内的支承部

19 配对压挤元件

20 上辊

21 轴

22 栓柱

23 轴承

24 延长部

25 辊套

26 液压的支撑元件

D 金属板厚度