帶槽的長軋輥靴壓力皮帶的製作方法
2023-05-17 10:55:31
專利名稱：帶槽的長軋輥靴壓力皮帶的製作方法
背景技術：
1.發明領域本發明涉及一種用於從薄片材料中擠壓水份的裝置，特別是一種從將要在造紙機上加工成紙製品的纖維薄片中擠壓水份的裝置。具體來說，本發明是一種樹脂浸制的環形皮帶結構，該皮帶結構具有帶槽的外表面，並且用在造紙機或果肉脫水份機的任一部分中的靴式長軋輥壓力機上。
2.對現有技術的說明在造紙過程中，通過在造紙機的成型部分將纖維漿沉積在成型絲線上，而使纖維素纖維構成的纖維薄片成型於絲線上。在成型工段，大量的水份從纖維漿中流出，此後，新成型的薄片將被導入擠壓工段。擠壓工段包括一系列壓力輥，纖維薄片將在其中承受施加的擠壓力以從薄片中去除水份分。薄片最終被導入乾燥工段，該工段包括有加熱的乾燥鼓，所述薄片環繞在其上。加熱的乾燥鼓通過蒸發將薄片的含水份量降低到令人滿意的水份平以製成紙製品。
提高的能源費用使得人們更希望在薄片進入乾燥工段前從薄片中儘可能多地去除水份分。由於乾燥鼓通常在蒸汽中被加熱，所以產生蒸汽的費用是最主要的，特別是需要從薄片中去除大量的水份時更是如此。
以前，擠壓工段包括一系列軋輥，這些軋輥構造為成對的相鄰圓柱形壓力輥的型式。近些年來，已經發現採用靴式長壓力輥比採用由成對的相鄰壓力輥構成的軋輥更有利。這是因為與由壓力輥構成的軋輥相比，薄片能更長時間地穿過長壓力輥。薄片在軋輥中承受壓力的時間越長，去除的水份分越多，因此，以後殘留在薄片中的要在乾燥工段以蒸汽方法去除的水份分越少。
本發明涉及一種靴式長軋輥壓力機。在這種長軋輥壓力機中，在圓柱形壓力輥和弧形壓力靴之間形成軋輥。弧形壓力靴具有圓柱形凹陷表面，該凹陷表面的曲率半徑接近於圓柱形壓力輥的曲率半徑。當軋輥和靴逐漸相互物理靠近時，在機器方向上形成了比兩壓力輥之間形成的軋輥長5到10倍的軋輥。由於長軋輥比傳統的兩輥式壓力機長5到10倍，所以在長軋輥中所謂的纖維定位時間相應地比在兩輥式壓力機採用的壓力中每平方英寸的相同壓力水份平下的纖維定位時間更長。這種新的長軋輥技術帶來的結果是，與造紙機中的傳統軋輥相比，長軋輥中的纖維薄片脫水份效果顯著提高了。
靴式長軋輥壓力機需要特別的皮帶，如美國專利5,238,537所示。這種皮帶設計成保護壓力纖維使之不加速磨損的形式，所述壓力纖維用於支撐、承載纖維薄片和從纖維薄片中脫水份，而所述磨損是由於壓力纖維直接滑動接觸固定的壓力靴所產生的。這種皮帶必須帶有光滑、不滲透的表面，並且在潤滑油膜上圍繞固定靴或在固定靴上滑動。皮帶以大致與壓力纖維相同的速度穿過軋輥移動，從而使壓力纖維承受最小的摩擦而抵靠在皮帶表面上。
美國專利5,238,537中所示的多種皮帶都是通過用合成聚合樹脂對紡織的基底織物進行浸漬而製成的，所述基底織物呈環形。樹脂最好是具有一定預定厚度的塗層，該塗層至少在皮帶的內表面上，使製成基底織物的絲線受到保護而不會與長軋輥壓力機的弧形壓力靴元件直接接觸。特別是該塗層必須具有光滑的、不浸透表面以很容易地滑過潤滑靴，並防止任何潤滑油滲透到皮帶結構中以汙損壓力纖維或織物以及纖維薄片。
美國專利5,238,537所示的皮帶中的基底織物可以以單層或多層編織方法從單絲纖維絲線織成，並且織成能夠足以打開以使浸漬材料能完全浸漬織物的形式。這就降低了在最終的皮帶中形成任何空隙的可能性。這種空隙可使得皮帶和靴之間使用的潤滑劑穿過皮帶並汙染壓力纖維或織物以及纖維薄片。基底織物可以是平織的，然後縫合成環形，或者是筒形的紡織環形帶。
當浸漬材料經硬化形成固體狀態時，它通過機械互鎖而基本上粘接在基底織物上，其中硬化的浸漬材料環繞基底織物的絲線。另外，也可以在硬化的浸漬材料和基底織物的絲線材料之間進行一定的化學連接或者粘接。
長軋輥壓力皮帶，象美國專利5,238,537所示的那樣，根據皮帶要安裝的長軋輥壓力機的尺寸需要，具有從大約13到35英尺(大約4到11米)的長度，這是繞著其環形縱向長度測量的，並且具有從大約100到450英寸(大約250到1125釐米)的寬度，這是橫向跨過環帶測量的。應該理解到，在浸漬到合成聚合樹脂之前基底織物已經製成環形，這是製成上述皮帶的前提需要。
經常希望提供在其外表面以及內表面帶有一預定厚度的樹脂塗層的皮帶。通過在皮帶兩面塗覆，其紡織的基底織物將更接近(如果不共面的話)皮帶的彎曲中軸線。在這種情況下，當皮帶彎曲並環繞通過造紙機的輥子或類似物時，增大的內部應力將更不易使塗層從皮帶的兩面剝離。
另外，當皮帶的外表面具有一預定厚度的樹脂塗層時，它使得槽、盲孔或其他空穴能夠成型於那個表面上，而且不會使編織的基底織物的任何部分暴露出來。這些特徵使得從壓力輥中的薄片上擠壓的水份暫時儲存起來。實際上，對於一些長軋輥應力結構來說，在皮帶的外表面存在一些由槽、盲孔或類似結構構成的空腔是必須的。
本發明涉及一種長軋輥壓力皮帶，該皮帶在其外表面的樹脂塗層的機器方向或者運行方向上具有多條槽。已知技術是這種類型的長軋輥壓力皮帶。例如，Dutt的美國專利4,946,731顯示了這樣一種長軋輥壓力皮帶，它具有基底織物，該基底織物在機器方向和橫穿機器的方向中的至少一個方向上包括人造纖維的紡線。當基底織物塗覆有聚合樹脂材料時，各人造纖維從紡線上向外延伸到環繞的塗覆材料中。然後，在皮帶外表面的塗層上切出沿機器方向延伸的槽。在皮帶上通過這些人造纖維固定了那些用於將槽相互分隔的所謂凸臺區域，這使它們更不容易剝離。
除了更不易剝離，這些凸臺區域還對彎曲疲勞很敏感，這是因為當進入和退出長壓力輥時，它們重複凸升彎曲，當穿過軋輥時，它們重複凹陷彎曲。一旦形成了彎曲疲勞，凸臺區域將促使橫穿機器的方向上產生應力裂紋。一旦應力裂紋出現，通過在裂縫處破裂的那些部分的損失，凸臺區域將開始損壞。最終，這導致皮帶的空腔喪失。然後，不幸的是，形成的應力裂紋將成為接近造紙機皮帶的使用壽命的先兆。
本發明提供一種上述問題的技術方案，即通過採用一種用於減小和釋放彎曲疲勞時產生的應力的裝置，延遲應力裂紋的產生，並由此延長了皮帶的使用壽命。
發明概述因此，本發明是一種用於靴式長軋輥壓力機的樹脂浸制環形帶。該皮帶包括一製成環形型式的基底結構。這種基底結構具有外側、內側、環繞著環形結構的縱向和橫穿環形結構的橫向。
聚合樹脂材料浸漬基底結構並使其不會被流體，例如油、水份和空氣等滲透。聚合樹脂材料在基底結構的內側形成了內層，該內層形成了皮帶的內表面。皮帶的內表面是光滑的。
合成樹脂材料還在基底織物結構的外側形成了外層。外層形成了皮帶的外表面。外層具有多個主槽和多個凸臺區域，每個主槽都通過凸臺區域與那些相鄰的主槽分隔。每個凸臺區域還具有多個橫向延伸的第二槽。第二槽的深度和寬度小於主槽的深度和寬度，並且它們是使那些形成彎曲疲勞的應力減小或釋放的裝置。
下面將經常性地參考下文所特有的附圖，對本發明進行更為完全和詳細的描述。
對附圖的簡要說明
圖1是長軋輥壓力機的側截面圖；圖2是長軋輥壓力機皮帶的立體圖；圖3是沿圖2中的線3-3所示位置剖取的截面圖；圖4是沿圖3中的線4-4所示位置剖取的截面圖。
對優選實施例的詳細說明圖1以側截面圖的形式表示了一臺長軋輥壓力機，該壓力機用於在造紙機上對將被加工成紙製品的纖維薄片進行脫水份。壓力機軋輥10由一個光滑的圓柱形壓力輥12和一個弧形壓力靴14構成。該弧形壓力靴14具有與圓柱形壓力輥12相同的弧度半徑。圓柱形壓力輥12和弧形壓力靴14之間的距離可由液壓裝置調節，所述液壓裝置可操作地安裝在弧形壓力靴13上以控制軋輥10的負載。光滑的圓柱形壓力輥12可以是一個與弧形壓力靴14匹配的受控冠形棍以形成一個水份平橫穿機器的軋輥壓力輪廓。
長軋輥壓力皮帶16以閉環形式延伸穿過軋輥10，將圓柱形壓力輥12與弧形壓力靴14分開。將要加工成紙張的壓力纖維18和纖維薄片20一起穿過軋輥10，如圖1中的箭頭所示。纖維薄片20由壓力纖維18支撐並直接與軋輥10中的光滑圓柱形壓力輥12相接觸。作為替換形式，纖維薄片20可以穿過夾在兩壓力纖維18中的軋輥10。如圖1所示，纖維薄片20和壓力纖維18沿箭頭所示方向穿過軋輥10。長軋輥壓力皮帶16也沿箭頭所示方向移動並穿過壓力輥10，即，沿如圖1所示的逆時針方向移動，這就保護了壓力纖維18，使之不直接與弧形壓力靴14滑動接觸，而是在潤滑油膜上滑動。因此，長軋輥壓力皮帶16必須是防油的，使壓力纖維18和纖維薄片20不會被其玷汙。
圖2表示了長軋輥壓力皮帶16的立體圖。皮帶16具有一個內表面22和一個外表面24。外表面24帶有多個沿著機器方向延伸並環繞皮帶16的主槽26，用於臨時儲存從壓力輥10中的纖維薄片20中擠壓出的水份。
圖3是沿圖2中的線3-3所示位置剖取的皮帶16的截面圖。該截面圖是沿皮帶16的橫向或者橫穿機器截取的，表示了皮帶16包括基底結構28。圖3中從側面看去，基底結構28由紗線30從橫向或者橫穿機器方向編織，而圖3中從截面上看去，基底結構28由紗線32沿縱向或機器方向編織。所示的基底結構28織造成環形，作為扭轉紗線的橫向紗線30位於成對疊置的縱向紗線32的上方、下方及其中間，在環形編織工藝中的緯線是雙股編織的。但是應該理解到，基底結構28可以是平織的，然後連接成帶有接縫的環形結構。還應該理解到，基底結構28可以單層編織，或者採用任何一種可用於生產造紙機布套的其他編織方式。
基底結構28還可以是無紡結構，即製成橫向紗線和縱向紗線組合的型式，這兩種紗線可以在其相互交叉點上粘接在一起以形成織物。另外，基底結構28也可以是編織或編結織物，或者是如Gauthier的美國專利4,567,077所示類型的螺旋聯接的條帶。基底結構28也可以從聚合樹脂材料擠壓成片材或薄膜形式，然後也可以在其上制出孔。作為替換形式，基底結構28也可以包括無紡的網眼織物，例如象以普通方式轉讓給Johnson的美國專利4,427,734中所示的那樣，該專利教導的內容作為參考包含在本文中。
另外，基底結構28可根據以普通方式轉讓給Rexfelt等人的美國專利5,360,656中所示的那樣，由螺旋纏繞的紡織、無紡、編織、編結、擠壓或無紡網眼材料的細長條帶製成，上述專利教導的內容作為參考資料包含在本文中。因此基底結構28也可以包括螺旋纏繞的細長條帶，其中每一圈螺旋條帶都通過連續的接縫與另一螺旋條帶相連，使得基底結構28在縱向上呈環形。具有這種基底結構形式的壓力帶已在以普通方式轉讓的美國專利5,792,323和5,837,080中公開，該專利教導的內容作為參考包含在本文中。
皮帶16的內表面22，即當皮帶16在長軋輥壓力機上使用時，在弧形壓力靴14上滑動的那個表面是由聚合樹脂塗層34製成的。聚合樹脂也充滿基底結構28，使皮帶16防油和防水份。聚合樹脂塗層34也可以是聚氨酯，最好是其100％的固體化合物。採用100％的固體樹脂系統，即這種缺少溶劑材料的確定成分，能夠避免在硬化過程中在聚合樹脂內產生氣泡，通過所述硬化過程，塗層能夠施加在基底織物28上。
皮帶16的外表面，即當皮帶16在長軋輥壓力機上使用時與壓力纖維18接觸的那個表面也可以由聚合樹脂塗層34製成。
當聚合樹脂經過硬化後，內表面22和外表面24可以受打磨和拋光以使聚合樹脂塗層34具有光滑、均由的表面。
當聚合樹脂經過硬化後，可將主槽26切入皮帶16的外表面24。作為替換形式，也可以在聚合樹脂硬化前，通過壓花裝置將主槽26壓入外表面24，或者在採用模塑成型方法製造皮帶16的情況下，將主槽26塑造在外表面24中。
主槽26以所謂的凸臺區域36相互分隔。圖3所示的主槽26和凸臺區域36具有相同的寬度，儘管這不是必須的。儘管如此，凸臺區域36也可被認為是在皮帶16的外表面24上沿機器方向排列的硬化聚合樹脂的窄柱。
如前所示，聚合樹脂塗層34的存在使得皮帶16的彎曲中軸線更靠近(如果不共面的話)基底結構28。由於凸臺區域36從基底結構28延伸得比主槽26的底面更遠，並且由於它們是聚合樹脂的窄柱，所以，當它們凸起並穿過壓力軋輥10的進口和出口時，重複置於拉伸狀態下，當它們凹陷並通過弧形壓力靴14時，處於擠壓狀態下，這樣它們特別容易彎曲疲勞。彎曲疲勞必然會在橫穿機器方向上穿過凸臺區域36產生應力裂紋。
本發明還提供了一種用於減少這種彎曲疲勞強度以及減少由此產生的應力裂紋的裝置。圖4是沿圖3中的線4-4所示位置剖取的截面圖。該截面圖是沿皮帶16的縱向或機器方向剖取的，並且穿過了一個主槽26的底部，從側面表示了一個凸臺區域36。另外，圖4從側面表示了縱向的或機器方向的紗線32，以及以截面方式表示了橫向的或橫穿機器方向的紗線30。
根據本發明，凸臺區域36具有沿橫向延伸穿行的第二槽38。第二槽38可具有U形截面，如圖4所示，並且其深度和寬度小於主槽26的深度和寬度。第二槽38的形狀、尺寸、間距和取向都根據採用皮帶16的長軋輥壓力機來確定，它們的主要作用是釋放凸臺區域的應力，否則會引起彎曲疲勞和凸臺區域出現裂紋並失效。各個第二槽38的寬度必須足夠大，以使皮帶16凹陷彎曲穿過弧形壓力靴14時槽38不會閉合；另外，第二槽38還將擠壓壓力軋輥10中的壓力纖維18。
在含有主槽26的情況下，第二槽38可以在聚合樹脂硬化後切入皮帶16的外表面24。作為替換形式，也可以在聚合樹脂硬化前，通過壓花裝置將第二槽38壓入外表面24，或者在採用模塑成型方法製造皮帶16的情況下，將第二槽38塑造在外表面24中。
應該理解到，主槽26可以以一種方式形成，而第二槽38以另一種方式形成。例如，第二槽38可以在聚合樹脂硬化前，通過壓花裝置壓入外表面24。接著，在聚合樹脂硬化後，可用旋轉切刀將主槽26切入皮帶16的外表面24中。對於本領域的普通技術人員來說，其他可能的方式也是比較明顯的。
儘管上文將主槽26描述為在機器方向或者縱向上取向，而第二槽38在橫穿機器方向或者橫向上取向，其他一些脫離這種精確排列的布局也仍然落在本發明的範圍內。
例如，實際上主槽26可以通過在外表面24上繞著皮帶16的環形表面沿螺旋線切制出連續的單一槽而形成。在這種狀態下，最終主槽26的取向偏離機器方向或縱向一個很小的角度。但是，提供這種方式的主槽26以由本發明人考慮並落入他們的發明的範圍中，只要是主槽26的取向基本上與機器方向或縱向一致並且在任一點上不超過45°。
另外，主槽26也可以通過切成兩個連續的單一槽來形成，所示兩個單一槽在相反方向上，即一個在右手螺旋方向上、另一個在左手螺旋方向上在外表面24上環繞著皮帶16的環形表面。另外，主槽26不必完全正直，而是可以具有一些曲線角度或曲率，只要它們的取向基本上保持在機器方向或者縱向，並且在任一點上的偏離不超過45°。
根據相同的方式，第二槽38的取向可以偏離橫穿機器的方向或橫向一個很小的角度，這也不脫離本發明的範圍。也就是說，第二槽38的取向基本上在橫穿機器的方向上或在橫向上，並且偏離該方向不超過45°。
已經發現當皮帶16在長軋輥壓力機上運行期間，第二槽38能夠明顯減小凸臺區域36上的應力、延緩彎曲疲勞狀態的開始，因此，延長了長軋輥壓力機上皮帶16的使用壽命。
在本發明的長軋輥壓力皮帶16中，主槽26的深度可以是大約15mm，寬度在0.5mm到2.0mm的範圍內。每一主槽26都可以與相鄰主槽隔開一定距離(凸臺寬度)，該距離的範圍是1.0mm到2.5mm。第二槽38的深度和寬度小於主槽26的深度和寬度，但其寬度不能小於0.1mm，以避免當皮帶16在壓力輥中彎曲時，在擠壓作用下，成組的纖維可能從與皮帶16接觸的壓力纖維的表面上脫落。分隔第二槽38的距離可以獨立於那個分隔主槽26的距離進行選擇，通常是大於分隔主槽26的距離。
對於本領域的技術人員來說，很明顯可以對上述發明作出變化，但是仍不會使改變後的本發明脫離本文所附的權利要求的範圍。
權利要求
1.一種用於靴式長軋輥壓力機的樹脂塗覆環形帶，所述樹脂浸制環形帶包括一個基底結構，所述基底結構製成環形型式，並具有外側、內側、縱向和橫向，所述縱向環繞著所述環形結構，所述橫向橫穿所述環形結構。聚合樹脂材料，它浸漬所述基底結構並使所述基底結構不會被流體滲透；所述聚合樹脂材料在所述基底結構的所述內側形成了內層，所述內層形成了所述皮帶的內表面，所述皮帶的內表面是光滑的；和所述合成樹脂材料還在所述基底結構的所述外側形成了外層，所述外層形成了所述皮帶的外表面，所述外層還具有多個主槽和多個凸臺區域，所述主槽主要沿所述縱向取向，每個所述主槽都通過凸臺區域與那些相鄰的主槽分隔，每個所述凸臺區域都具有多個橫向延伸的第二槽，所述第二槽的深度和寬度小於所述主槽的深度和寬度，並且主要沿著所述橫向取向。
2.如權利要求1所述的樹脂浸制環形帶，其特徵在於，所述主槽是直的並且在所述縱向上精確取向。
3.如權利要求1所述的樹脂浸制環形帶，其特徵在於，所述第二槽是直的並且在所述橫向上精確取向。
4.如權利要求1所述的樹脂浸制環形帶，其特徵在於，所述主槽是直的並且從所述縱向上以小於45°的角度取向。
5.如權利要求1所述的樹脂浸制環形帶，其特徵在於，所述第二槽是直的並且從所述橫向上以小於45°的角度取向。
6.如權利要求1所述的樹脂浸制環形帶，其特徵在於，所述主槽是彎曲的，並且其中所述主槽沒有任一部分的方向是偏離所述縱向超過45°的。
7.如權利要求1所述的樹脂浸制環形帶，其特徵在於，所述第二槽是彎曲的，並且其中所述第二槽沒有任一部分的方向是偏離所述縱向超過45°的。
8.如權利要求1所述的樹脂浸制環形帶，其特徵在於，所述主槽是螺旋環繞在皮帶所述外表面上的連續單一槽。
9.如權利要求1所述的樹脂浸制環形帶，其特徵在於，所述主槽是螺旋環繞在皮帶所述外表面上的兩條連續單一槽，一條是右螺旋的，另一條是左螺旋的。
10.如權利要求1所述的樹脂浸制環形帶，其特徵在於，所述第二槽具有U形截面。
11.如權利要求1所述的樹脂浸制環形帶，其特徵在於，所述所述皮帶的所述內表面和所述外表面是經過打磨和拋光的。
12.如權利要求1所述的樹脂浸制環形帶，其特徵在於，所述基底結構是編織的織物。
13.如權利要求1所述的樹脂浸制環形帶，其特徵在於，所述基底結構是橫向和縱向絲線組合而成的無紡結構。
14.如權利要求13所述的樹脂浸制環形帶，其特徵在於，所述橫向和縱向絲線在它們的相互交叉點上相互連接以形成無紡的織物。
15.如權利要求1所述的樹脂浸制環形帶，其特徵在於，所述基底結構是針織的織物。
16.如權利要求1所述的樹脂浸制環形帶，其特徵在於，所述基底結構是編織的織物。
17.如權利要求1所述的樹脂浸制環形帶，其特徵在於，所述基底結構是聚合樹脂材料構成的擠壓片材。
18.如權利要求1所述的樹脂浸制環形帶，其特徵在於，所述基底結構是無紡的網孔織物。
19.如權利要求1所述的樹脂浸制環形帶，其特徵在於，所述基底結構是螺旋聯接的條帶。
20.如權利要求1所述的樹脂浸制環形帶，其特徵在於，所述基底結構是以多圈螺旋環繞的材料構成的條帶，每一圈都通過連續的接縫與那些相鄰的圈連接，所述基底結構在縱向上是環形的，所述條帶材料是從包含紡織物、無紡布、針織物、編織物、聚合材料擠壓片材和無紡的網孔織物的組中選出的。
21.如權利要求1所述的樹脂浸制環形帶，其特徵在於，所述聚合樹脂材料是聚氨酯。
全文摘要
一種用於靴式長軋輥壓力機的樹脂浸制環形帶，包括一個被聚合樹脂材料浸漬的基底結構，所述聚合樹脂材料使得皮帶不會被流體，例如油、水份和空氣等滲透。聚合樹脂材料在基底結構的內側和外側形成了層。內層是光滑的，但是外層具有多個用於臨時儲存從紙制薄片中擠壓出的水份分的主槽。這些主槽通過凸臺區域分隔，所述凸臺區域具有多個橫向延伸的第二槽，第二槽能夠釋放那些形成彎曲疲勞和應力裂紋的應力。
文檔編號D21F3/02GK1398313SQ01803449
公開日2003年2月19日 申請日期2001年11月1日 優先權日2000年11月3日
發明者德斯蒙德·J·麥加赫恩, 布-克裡斯特·奧貝裡 申請人:阿爾巴尼國際公司