自動加載可控彎曲的輥筒的製作方法
2023-05-30 16:20:06 5
專利名稱：自動加載可控彎曲的輥筒的製作方法
技術領域：
本發明涉及諸如用於造紙工業方面的可控彎曲的輥筒。但是，可控彎曲的輥筒可以用於任何應用場合，其中對輥筒表面的彎曲，或者當發生相反的彎曲變形時有時稱之為凸肚的，要求能根據其與配合輥的壓合來進行控制，以便形成一條直線的接觸壓合線或者在一對輥之間形成接觸壓合線的配合輪廓。
更具體地說，本發明涉及一種稱為自動加載可控彎曲的壓榨輥筒。在這種型式的可控彎曲的輥筒中，輥筒外殼可相對於其固定的支承輥筒輥，由一個與配合輥具有一定空間距離的初始位置向著與配合輥相接觸的第二位置，在平移的方向上繞著樞軸轉動。它在實現這種平移地繞著樞軸轉動時其軸本身可以不發生運動，也不需要利用外部的槓桿臂，因此稱為「自動加載」。
這種自動加載操作在本專業技術領域是已知的，例如在美國專利3，885，283號;4，213，232號;4，249，290號和4，520，723號中有所介紹。但是，現有的自動加載可控彎曲的輥筒，或者採用一個與輥筒軸兩端部上的相對應的表面共同工作的帶平行滑動表面的叉臂，或者採用一個或多個沿著輥筒的長度縱向支撐輥筒的支承塊，以將輥筒沿徑向放置到與配合輥筒相接觸的位置上，以控制輥筒外殼的彎曲，並且提供壓合力，或者兩者兼有。靠同一個支承外殼的壓力支承塊提供所有這些功能，會導致在這些壓力支承塊上的磨損增加，以至損害各輥筒的工作壽命周期。
此外，該叉臂對著輥筒支撐軸的配合表面上的滑動作用，對輥筒的加載和卸載所需要的能量增加了，特別是當軸承被束縛時更是如此。這些滑動表面還需要具有嚴格的公差以便精確地運轉和防止震動。因此，其製造費用是昂貴的。假如公差太大，則輥筒外殼的運動和與另一個輥筒的壓合連接將不夠準確。
在本發明中，輥筒外殼在輥筒的兩個端部由軸承可轉動地支撐著，該軸承的內圈安裝在一個不轉動的軸承環上。該軸承環又繞一個固定的輥筒支撐軸的縱向軸線而安裝，並可繞樞軸轉動地與該軸聯接。這樣可以使輥筒的兩個端部上的軸承環繞著樞軸沿一個圓弧運動，該樞軸平行於輥筒的縱向軸線並與其間隔一定距離。
一對對置的受壓活塞安裝在輥筒軸的孔中，該活塞在輥筒的兩個端部相對於其縱向軸線的徑向伸出，並對著軸承環的內表面支承著。這樣可以使以壓力作動的活塞，可繞樞軸轉動地將輥筒兩個端部上的軸承環，從而將輥筒外殼相對於支撐輥筒軸運動。兩個相對著的活塞支撐著軸承環，而樞軸則將輥筒外殼牢靠地安裝，這樣就不相應提供如一種滑動的叉臂式裝置所要求的成本很高的嚴格的製造公差。
在兩個軸承支撐之間的輥筒內部是一個或更多的用於對著輥筒外殼的內表面提供壓力的支承塊，以便控制輥筒外殼相對於一個在與配合輥相接觸的壓合線上並平行於輥筒的縱向軸線的平面內的彎曲變形或者凸肚。該壓合加載支承塊裝置是與輥筒兩端部的輥筒定位及加載活塞和軸承環裝置完全分離的，而這樣，則可以根據需要僅僅自由地進行輥筒表面的型面校正而可不考慮其所施加的載荷力。
依靠在輥筒兩個端部的軸承下面的兩相對著活塞和支承塊的配置，這些加載活塞也可以用於改變輥筒上的彎曲或邊緣校正工作以便控制紙板的輪廓形狀。
此外，將和軸承下面的軸承環一起工作的輥筒定位及加載活塞和支承塊，與相對著輥筒軸推壓輥筒外殼以控制輥筒的彎曲變形或凸肚的支承塊或多個支承塊分離開，就可以採用不同型式的支承塊完成上述兩種功能。具體地說，可以用流體動壓或流體靜壓支承塊來控制輥筒的彎曲變形，而一種特殊型式的支承表面可以用於對著不轉動的軸承環用於優化由輥筒加載支承塊對著它所施加的力。這樣可以使整個輥筒設計在柔性和應用方面具有更大的靈活性。
據此，本發明的一個目的是提供一種自動加載可控彎曲的輥筒，它具有分離的裝置以對輥筒加載和控制其彎曲變形。
本發明的另一個目的是提供一種可控制彎曲的輥筒，其中該輥筒是通過將作用力施加在軸承上來實現輥筒的加載的，該軸承在一個相對於輥筒軸向外的方向上，以可繞著樞軸轉動的方式支撐著該輥筒。
本發明的特徵是輥筒的加載裝置和彎曲校正裝置相互間是獨立的。
本發明的優點是由加載活塞致動的各支承塊不是作用在轉動的輥筒外殼上，而是直接支撐不轉動的軸承環。
本發明的這些以及其它目的，特徵和優點，對於本專業的技術人員來說，在閱讀了結合
的最佳實施例的描述以後將會一目了然。
圖1是一個可控彎曲變形的輥筒的局部側剖視圖，用以顯示輥筒加載裝置和輥筒外殼彎曲控制支承塊;
圖2是沿圖1中的2-2線切取的一個剖視圖，用以顯示加載活塞和支承塊，以及軸承環輥筒軸之間的樞軸連接情況;
圖3是與圖2相同的一個剖視圖，但用以顯示下部加載活塞被致動以將兩個配合輥之間的嚙合打開的情況。
圖4是沿圖1中4-4線切取的一個剖視圖，用以顯示彎曲控制支承塊。
如圖1所示，一個自動加載可控彎曲的輥筒具有一個中心支撐軸10，該軸帶有由兩端伸出的軸頸13。這些軸頸安裝在兩個相應的支撐11內，支撐將輥筒定位於所要求的位置上，如定位於造紙機中的壓榨部上。
該可控彎曲的輥筒，一般以標號6表示，包括一個圓筒形外殼52，該外殼帶有圓筒形輥筒環44，以螺栓固定在其前、後兩端。軸承42的外圈固定位於輥筒兩端的輥筒環44內，而其內圈則繞著筒形軸承環12固定著。在輥筒兩端的軸承環12又由在輥筒兩端部的一對相對著的加載支承塊28，30支撐住。如圖2和圖3所示，上部加載支承塊28又通過第一樞軸棒32支撐在第一活塞24上。相對應的下部加載支承塊30是通過在輥筒兩端部的第二樞軸棒34支撐在相應的下活塞26上。
兩對活塞24、26以及它們相對應的支承塊，都由位於支撐軸10內的與軸的縱向軸線4成直角的各自的孔(或空腔)25，27沿直徑方向徑向向外伸出。
為了保證支承塊28、30在所有情況下都頂靠著軸承的內表面，甚至在空腔25、27內無液體壓力時，也是如此，在每個活塞24、26的內部和活塞導杆38的相應端部之間設置彈簧，該活塞導杆通過輥筒軸線10與每個活塞24、26共同延伸。這樣，彈簧39就壓靠著導杆38的上端以便保持支承塊28、30的各表面頂靠著軸承環12的內表面。
在輥筒的兩端部的各輥筒環44的外端上是環形法蘭46，該法蘭具有一個中心孔54，最好是圓形的，其直徑要大於軸頸13，以便在它與軸頸13之間形成一個間隙。在間隙54的兩側安裝著內密封板48和外密封板50，密封板分別帶有相應的內，外密封件49、51以便將環形法蘭46對靜止的軸頸13進行密封，該環形法蘭46與輥筒外殼一起轉動。內、外密封板48、50都固定在靜止軸頸13上。
參看圖1和圖4，在靜止的軸10內安裝著一個彎曲支承塊60，該支承塊設置在一個縱向延伸的直槽63內。在支承塊60的兩端部各有一個端部密封組件36，該組件適應輥筒軸的撓曲而又保持與支承塊60兩端部的流體密封配合。以流體液壓致動的支承塊60就是這樣在其各端部進行密封的，甚至當軸彎曲而支承塊仍保持直的狀態時也可密封。這種端部密封組件在賈斯特斯(Justus)等人的美國專利3，624，880號中有所介紹並申請專利權，該專利文件引述於此以作參考。這種端部密封組件36不屬於本發明的內容組成部分，在此不作進一步的詳述。
參看圖2和圖3，軸10具有一個平的側面，該側面至少在輥筒兩個端部一個側面上沿著並平行於其縱向軸線局部延伸。在輥筒兩端部的軸承環12內，有一對樞軸支撐14用內六角螺釘20固定在軸10上。一個配合樞軸託架16安裝在軸的兩個端部的一對樞軸支撐14之間，並用內六角螺釘22安裝在軸承環12上。為了將樞軸託架16與軸承環12進一步固定並對正，還將一個鍵17安置在它們之間。
在運轉中，如圖3所示，輥筒是完全靜止的，其上部活塞24並不被液壓液體致動。但是，在活塞導杆38的兩端的彈簧39保持將活塞24、26以及與其連同工作的支承塊28、30對著環12的環形內壁壓緊。上部活塞24在它們的孔中的底部接觸到底以便保持該輥筒外殼距軸線10有一個預定的距離。為了此處闡述的目的，現假定配合輥8是以固定的方式安裝在紙張加工機內。在停機位置上，例如在造紙機換毛毯時，在固定輥8和可控彎曲的輥筒6之間產生出一個空隙「S」。當要求將輥筒6，8加載，即壓合連接時，則壓液就由泵66導入導管56和經過立管57進入上活塞24下面的空腔25中。該壓力推動活塞24在支撐軸10的空腔內向上運動，並由此將軸承環12和安裝在各軸承環12上的軸承42繞著樞軸銷18沿著弧形的軌道向上舉起。該弧形軌道的範圍如圖3中α角所示。該輥筒外殼52就是這樣被向上抬起並對著輥8的表面沿著接觸壓合線進行加載。其加載位置如圖2中所示，其中活塞24、26距軸的中心是等距離的而且繞著樞軸銷18運動的弧形軌道是與通過壓區線「N」和輥筒軸線4所形成的平面相切的。
軸承環的向上運動導致環形法蘭46產生一個相對於外密封板51和內密封板48的弧形運動，該兩密封板相對於軸10的軸頸13是固定的。密封件49、51阻止了液壓流體由可控彎曲的輥筒6和在環法蘭46內的間隙54的內部溢出，以便允許輥筒外殼52繞著輥筒軸線4運動。換言之，當軸承環12和輥筒外殼52的旋轉軸線實際上繞著樞軸銷18運動時，則輥筒就會在側向沿著一對滾壓對偶的旋轉軸線之間延伸的平面之間的大致的軌道上以平移的方向有效地移動。
為了控制輥筒6沿著接觸壓合線對著輥8的彎曲變形，泵70被起動，所產生的液壓流體經過導管62，一個或多個立管65導入支承塊60下面的空腔63內。在該具體實施例中，支承塊60是一個活塞和支承塊的組合件。它們可以分離成兩部分。此外，在該實施例中，僅描述有一個支承塊60，而該支承塊在輥筒外殼表面的有效工作長度範圍內延伸。眾所周知，在工業中是採用多個分離的軸承塊來起控制彎曲變形的作用。這些分離的支承塊可以沿著輥筒的長度上設有縱向的間隙距離或者以端部互相靠緊排列。此外，如果需要，它們可以單獨進行液壓致動。彎曲支承塊60的結構的這些特徵其本身不屬於本發明的組成部分，因而不再進一步詳述。
與輥筒外殼52的內表面相接觸的支承塊60的上表面上帶有多個凹坑61，該凹坑內含有壓液體，用於對著輥筒外殼形成潤滑力以便控制其相對於支撐軸10的彎曲變形。該支承塊，或若干支承塊60就是這樣以液壓致動的方式對輥筒6，8之間的接觸壓合線的輪廓和形狀進行控制，而與單獨致動的液壓活塞24通過其支承塊作用於輥筒兩端部的力無關。當然，這些彎曲支承塊，或單個支承塊60如果需要時也可以用於提供附加的獨立的壓合加載力。在輥筒內膨脹的壓液經過一個貯槽67通過輸出導管64排出去。
當需要釋放在兩輥筒之間的壓合載荷和打開兩輥筒之間的空隙「S」時，如為了進行輥筒的維修或更換，或者在造紙機上更換毛毯時，液壓泵66和70都被停止工作，並將導管56和62內的液壓壓力降到接近0值。如果需要可以起動液壓泵68，並通過導管58和立管59導入壓力液體，以便將下部活塞26和支承塊30由軸10向外推動，以幫助輥筒外殼52產生離開輥筒8的運動並產生間隙「S」。
如果可控彎曲的輥筒6設置在紙幅加工設備的一個配合輥8的上面時，該輥筒的加載步驟，包括活塞24、26和它們相對應的支承塊28、30，是在向下的位置。換言之，該可控彎曲的輥筒是以其彎曲支承塊60直接向下而轉動的。進行定位和加載時，將液壓流體經過導管56導入活塞24以卸載，同時降低導管58的壓力並且當需要時將壓力流體導入導管62和來致動支承塊60。
在所顯示的實施例的一個變型中，在輥筒兩端的加載支承塊28、28和30，30可以進行獨立地控制，通過位於輥筒前面的泵66，68經由導管56，58來控制前加載支承塊28，30，而通過位於輥筒的後面的泵66a，68a經由以虛線表示的導管56a，58a來控制後加載支承塊28，30。這種前面和後面的加載活塞和支承塊的獨立控制使輥筒6的兩最外端部處相對於配合輥8的邊緣負載可以改變。當控制紙板的厚度是重要的時候，這種靈活性在用於壓光機中是很有用的。
但是，該輥筒提供了一種在通用性和靈活性方面的新的尺度，甚至當位於輥筒兩端部的相對應的加載活塞24，26一起進行液壓致動時也是如此。例如，當輥筒6是位於一對輥的配合輥的下面，而且輥筒6不是從動輥筒時，在輥筒兩端部的加載活塞24可以被致動驅使輥筒外殼52與輥8進行壓合，因為彎曲支承塊60不需要推動輥筒外殼進入工作位置，因此可以保持不被促動。這樣就可以在可控彎曲的輥筒6被提高到機器的速度時將彎曲支承塊60進行壓合。這樣就容許在自動加載式的可控彎曲輥筒中採用液壓式彎曲支承塊。由於流體動壓力操縱的彎曲支承塊60需要在支承塊和輥筒外殼的內壁的界面上具有一個楔形油膜，而且由於這只能由隨著與彎曲支承塊的前緣相嚙合的轉動輥筒外殼轉動的油膜才能提供，假如彎曲支承塊本身僅僅是將輥筒外殼放置在與配合輥8壓靠的位置的裝置時，則液體動壓力操縱的可控制彎曲輥筒就不能採用。這是由於在彎曲支承塊上面支撐輥筒外殼所需的楔形油膜僅僅當輥筒外殼轉動時才會形成，因此除非是輥筒外殼與其對偶的輥壓合在一起之前已在轉動，在彎曲支承塊和輥筒外殼的內表面之間的接觸基本上是幹的，而且在這些表面之間一開始產生相對運動時在能夠產生油膜之前就將導致嚴重的磨損。
當配合輥8位於可控彎曲輥筒6的下面時，在某些情況下，可控彎曲輥筒本身的重量就可以在兩個輥之間提供足夠的壓合力而不需要致動彎曲支承塊60。
在這兩種情況下，活塞24，26既可以用於提供附加壓合作用力也可以在輥筒兩端部的邊緣施加卸載力，這要根據當彎曲支承塊在操縱彎曲支承塊60達到所要求的輥壓合輪廓形狀時，活塞所施加的作用力是同一方向還是相反方向來決定。
這樣，一種自動加載可控彎曲的輥筒已經顯示出並進行描述，該輥筒可達到所述目的。其結構設計簡單而使用是多用途的。它可在成對偶的輥中置於另一個輥的上面或者下面，或者置於兩輥筒之間。施加於配合輥上的壓合載荷或作用力是通過作用於支承環上的加載活塞的壓力提供的，而彎曲或凸肚的輪廓形狀控制可以通過彎曲支承塊來實現。該加載活塞24，26和彎曲支承塊60可以一起進行工作以提供壓合力。在輥筒兩端部的獨立的邊緣的控制可以通過單獨控制彎曲支承塊的加載活塞或者以單獨的液壓流體源來實現。支承環的運動是繞著支撐軸進行的，但輥筒是對著另一個輥進行有效地平移地加載。這樣就消除了採用外部搖擺臂、空氣彈簧和它們所需要的空隙的必要性。輥筒加載和壓合彎曲的控制都是通過內部機構進行的。軸承環是固定在輥筒軸上，而輥筒外殼可以在控制條件下相對於輥筒的縱向軸線向外移出。
自然，在結構上和操縱方面的某些變化對於那些技術人員是容易做到的。應當可以理解，上述描述是結合各最佳實施例進行的，但在權利要求範圍內本發明可以通過其它方式予以體現和實施。
權利要求
1.一種可控制彎曲的壓榨輥，包括帶有縱向軸線的靜止的輥筒軸；可動地安裝在軸上的支承支撐裝置；繞著輥筒軸設置的輥筒外殼；在輥筒外殼兩端部的支承，用於將輥筒外殼可轉動地支撐在軸承支撐裝置上；設置在輥筒軸和軸承支撐裝置之間的壓力裝置用於支撐著軸承支撐裝置並且強制地推動該支撐裝置以及當需要時將輥筒外殼相對於輥筒的縱向軸線向外推出。
2.如權利要求1所述的可控彎曲的輥筒，其特徵為所述軸承支撐裝置包括一個環繞著輥筒軸而設置的軸承環;所述軸承環可轉動地連接在軸上。
3.如權利要求1所述的可控彎曲的輥筒，其特徵為所述壓力裝置至少包括一個加載支承塊，用於可施加壓力地支撐著在軸承支撐裝置上的軸承。
4.如權利要求1所述的可控彎曲的輥筒，其特徵為所述軸承支撐裝置包括在輥筒兩端部的軸承環;上述壓力裝置包括一對相對著的支承塊，該支承塊與輥筒兩端部的軸承環相嚙合，在每個端部至少有一個支承塊可施加壓力地支撐著每個軸承環。
5.如權利要求1所述的可控彎曲的輥筒，其特徵為所述壓力裝置還包括一個活塞裝置，該活塞裝置可滑動地安置在輥筒兩端部的輥筒軸的一個孔內，每個活塞裝置以可施加壓力的方式支撐著一個相應的加載支承塊;還包括用於向每個活塞裝置提供流體壓力的裝置。
6.如權利要求4所述的可控彎曲的輥筒，其特徵為所述壓力裝置還包括用於每個加載支承塊的，可滑動地安置在輥筒兩端部的輥筒軸的孔中的活塞裝置，每個活塞裝置可施加壓力地支撐著一個相應的加載支承塊。
7.如權利要求1所述的可控彎曲的輥筒，其特徵為還包括一個彎曲支承塊裝置位於輥筒外殼內並與輥筒軸共同延伸;設置在輥筒軸內部的壓力裝置，用於向著彎曲支承塊裝置施加彎曲校正力和向著輥筒外殼進行彎曲，或凸肚的校正。
8.如權利要求7所述的可控彎曲的輥筒，其特徵為還包括第一液壓源，該液壓源與輥筒軸和軸承支撐裝置之間的壓力裝置連通而進行工作;第二液壓源，該液壓源與輥筒軸和彎曲支承塊裝置之間壓力裝置連通而進行工作。
9.如權利要求8所述的可控彎曲的輥筒，其特徵為所述第一和第二液壓源是相互獨立的。
10.如權利要求1所述的可控彎曲的輥筒，其特徵為所述壓力裝置包括在輥筒兩端部進行單獨控制的裝置以便根據要求在輥筒兩端部提供相等的或不等的支撐和加載作用力。
11.如權利要求10所述的可控彎曲的輥筒，其特徵為該壓力裝置包括可控制液壓的單獨的液壓源。
12.如權利要求5所述的可控彎曲的輥筒，其特徵為還包括第一液壓源，該液壓源與在輥筒兩端部的一對對置的活塞裝置中相應的一個聯接起來進行工作;第二液壓源，該液壓源與輥筒軸兩端部的另一組的對置的活塞裝置的相對應的一個聯接在一起進行工作;由此則輥筒外殼可以根據需要有選擇地在相對於輥筒軸的兩相反方向上移動。
13.一種可控彎曲的壓榨輥，包括帶有縱向軸線的靜止的輥筒軸;以可繞樞軸轉動的方式連接在軸的靠近兩端處的軸承環;繞著輥筒軸設置的輥筒外殼;靠近輥筒外殼兩端部的軸承，用於可轉動地支撐著在軸承環上的輥筒外殼;彎曲，或凸肚的校正控制裝置，位於輥筒外殼內部並與輥筒軸共同延伸，用於向著輥筒外殼施加相對於輥筒軸的彎曲，或凸肚的校正作用力;設置在輥筒軸和軸承環之間的壓力裝置，用於支撐著該軸承環並且當需要時，將軸承環和輥筒外殼相對於輥筒的縱向軸線強制向外推出;液壓源裝置聯接起來進行工作以形成一個通向壓力裝置的第一液壓源和通向彎曲，或凸肚控制校正裝置的第二液壓源，用於致動壓力裝置和彎曲，或凸肚控制校正裝置，以便分別將輥筒外殼相對於軸線推至一個工作位置，且需要時將輥筒的彎曲或凸肚相對於其與一對壓榨輥中的配合輥的接觸壓合線保持一個合乎理想的輪廓形狀並向著該對輥筒一起施加負載。
14.如權利要求13所述的可控彎曲的輥筒，其特徵為該壓力裝置包括一對與位於輥筒兩端部的軸承環相嚙合的對置著的載荷支承塊，至少在每個端部的一個載荷支承塊可施加壓力地支撐著每個軸承環。
15.如權利要求14所述的可控彎曲的輥筒，其特徵為該第一液壓源包括向著在輥筒兩端部的載荷支承塊的相對應的一個單獨施加液壓力的裝置，由此在同一方向上支撐著軸承環的各支承塊與在相反方向上支撐著軸承環的各載荷支承塊是獨立進行控制的。
16.如權利要求14所述的可控彎曲的輥筒，其特徵為該彎曲，或凸肚控制校正裝置至少包括一個安裝在輥筒軸的空腔的彎曲支承塊，該支承塊用於相對於輥筒軸向著輥筒外殼施加一個向外的作用力。
17.如權利要求13所述的可控彎曲的輥筒，其特徵為該壓力裝置包括在輥筒兩端部，分別進行控制的裝置，以便根據要求在輥筒兩端部在同一方向上提供不同的加載作用力。
18.如權利要求17所述的可控彎曲的輥筒，其特徵為該壓力裝置包括可控制液壓的單獨液壓源。
19.如權利要求13所述的可控彎曲的輥筒，其特徵為該第一和第二液壓源被連結，以便致動壓力裝置以推動輥筒和對輥筒加載，並在同一方向上致動彎曲、或凸肚校正裝置以校正彎曲，或凸肚。
20.如權利要求13所述的可開彎曲的輥筒，其特徵為該壓力裝置還包括兩相對著的活塞裝置，該活塞裝置可滑動地安置在輥筒兩端部的輥筒軸的孔內，每個活塞裝置可施加壓力地支撐著一個相對應的載荷支承塊;該第一液壓源是可選擇地供液給兩相對著的活塞裝置中相對應的一個，以便根據需要對輥筒外殼與彎曲控制裝置在相同的方向或相反的方向上推動和施加載作用力。
全文摘要
一種自動加載可控彎曲的輥筒，其圓筒形外殼可轉動地安裝在前後軸承上，軸承又安裝在位於輥筒兩端部的可相對於一對對置活塞和支承塊向外弧形運動的軸承環上。軸承環與輥筒軸鉸接，以防止其縱方向的傾斜運動。兩相對的活塞和支承塊，對輥筒進行定位和加載使其與配合輥壓合或脫離壓合，這與控制輥筒的彎曲的單獨的壓合支承塊的工作過程無關。在軸承環中活塞既可用於提供與壓合支承塊無關的附加壓合載荷又可以提供反向的抵消載荷。二者都可用於邊緣校正。
文檔編號F16C13/02GK1030380SQ88101630
公開日1989年1月18日 申請日期1988年3月24日 優先權日1987年3月27日
發明者阿諾德·詹姆斯·羅阿力, 理察·羅素·赫格特 申請人:美商貝洛特公司