JPH07253112A - 断熱組立体及び断熱素子 - Google Patents

断熱組立体及び断熱素子

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JPH07253112A
JPH07253112A JP6255514A JP25551494A JPH07253112A JP H07253112 A JPH07253112 A JP H07253112A JP 6255514 A JP6255514 A JP 6255514A JP 25551494 A JP25551494 A JP 25551494A JP H07253112 A JPH07253112 A JP H07253112A
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roll
wall
shell
channel
cavity
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JP6255514A
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Pekka Koivukunnas
コイヴクナス ペッカ
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Valmet Technologies Oy
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Valmet Paper Machinery Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ホットロールの軸受端部及び非接触表面領域
のための断熱組立体又は素子を、ホットオイルの通路を
包囲する壁を２重にし、これら２重壁間のキャビティを
真空又はガス充填状態で密閉シールすることにより断熱
能力を高める。 【構成】 ロールシェル１内に延びる少なくとも１個の
加熱媒体用チャンネル４からシェル１の非接触領域への
熱伝導を減少する断熱組立体15及びロールシャフト３内
のオイルチャンネル6,7 から軸受５への熱伝導を減少す
る素子10において、チャンネル4,6,7 の中心軸線に同心
状に配置することによってチャンネル4,6,7 を包囲する
第１壁11と、第１壁11の周りに同心状に配置した第２壁
12とにより構成し、これら壁11,12 間のキャビティを真
空又はガス充填状態で密閉シールする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ロールシェル内に加熱
媒体を通過させるようロールシェル内に延びる少なくと
も１個の長手方向チャンネルを備え、シェルの加熱媒体
チャンネルからサーモロールのシェルの非接触領域への
熱伝導を減少する断熱組立体に関するものであり、サー
モロールのシェル端部領域からの熱伝導を防止するよう
オイルチャンネルの端部に取付可能にし、また目的に合
致する設計にした断熱素子によりこの組立体を実施す
る。
【０００２】更に、本発明は、サーモロールのシェル内
に延びる加熱媒体チャンネルを断熱するための断熱素子
に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】抄紙及び仕上げプロセスにおいては、種
々の加熱可能なロールを使用し、ウェブから水分を除去
し、特に、ウェブ表面の質を変更するのに使用される。
加熱可能なサーモロールは、特に、ソフトカレンダに使
用される。ソフトカレンダは、オン−マシン構成で使用
されるため、抄紙機自体の稼働速度と同一の速度で動作
しなければならない。このようなカレンダは、ソフトな
ポリマー被覆ロールと金属被覆サーモロールよりなる偶
数個のニップを有する。偶数個のニップ、従って、ソフ
トロール及び金属被覆ロール対の存在は、各ポリマー被
覆ロールが２個のニップによって生ずる変形及び温度上
昇を吸収できないため１個のカレンダニップのみで動作
するという事実に起因する。従って、両面が対称的な光
沢仕上げウェブを得るには、偶数個のニップを必要とす
る。厚紙は一方の側面のみ高い仕上げ度にするよう光沢
仕上げされるため、１対のロールで十分である。ソフト
ポリマー被覆ロールの温度は正確にモニタし、またウェ
ブが破断したときであっても熱いサーモロール表面に触
ることがあってはならない。
【０００４】サーモロールは、ホットオイルで加熱する
のが一般的であるが、場合によっては他の適当な熱伝導
媒体例えば、水を使用することもある。加熱オイルはロ
ール端部からロール内部に流入し、長手方向の孔を通過
してロールフランジの端部に形成した半径方向孔に分配
され、ロールシェルに形成した長手方向孔を通過する。
ロールシェル内のオイルの循環は、先ずロールの反対側
の端部に達し、次にシェルへの流入端部に向かって平行
な孔に沿って帰還する。帰還オイルは、端部フランジ及
びロールシャフト内の第２の孔を経て加熱源に戻され
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】サーモロールの表面は
より高い温度に加熱し、高速移動するウェブに対してニ
ップにおける短い停止時間（ドウェルタイム）中に高い
加熱効果を与えるようにすることが望ましい。ロールを
加熱するのにオイルを使用するとき、ロールの表面温度
は約２００°Ｃ以上にも上昇する。この場合、ロール内
部を通過する加熱オイルの温度は２８０〜３００°Ｃも
の高い温度であり、この高温は軸受に極めて大きな熱負
荷を与えることになる。ロール軸受に加わる高い熱負荷
のため、ロールシャフトには大きな軸受を設けることが
必要となり、実際、最近の装置の軸受の内径は約０．５
ｍであり、外径は約１．０ｍである。軸受に加わる他の
負荷としては、ロールシャフトを通過するホットオイル
からの熱伝導によって発生する熱がある。
【０００６】サーモロール及びソフトロールの長さは、
仕上げするウェブの幅よりも僅かに大きく、ウェブに対
する非接触領域がロールの端部に残る。単位面積当たり
の極めて高温の熱伝導流がサーモロールからウェブに伝
わるとともに、ロールの端部ではロール表面から輻射の
みで放熱されて伝達損失となる。即ち、非接触端部領域
の表面温度は、ウェブに接触するロール表面部分の温度
よりも高い温度となるためである。このような温度差は
深刻な問題を招くことになる。
【０００７】ロールの端部におけるより一層高い温度
は、ロール端部領域により大きい熱膨張をもたらす。こ
のとき、ロールシェルの外方端縁はロール中心軸線から
外方に膨大し、熱膨張によって生ずる曲げモーメント
は、この膨大領域に隣接する領域を中心軸線に向かって
半径方向内方に押しやろうとする。この内方収縮領域
は、正にウェブ端縁に一致する。この結果、この収縮領
域でのロール直径は、ロール中間部におけるよりも小さ
いものになり、ウェブのカリパスはウェブ端縁の方がウ
ェブ中間部分よりも厚いものになる。従って、ウェブの
クロスマシン方向で見たカリパス輪郭は均等でなくな
り、このことにより印刷時の問題を生じ、またウェブの
品質を低下させる。更に、厚みのあるウェブ端縁は巻き
取りを困難にし、巻きロールは、均等に密に巻いた状態
とはならず、マシンロールの端部から狭いロールスリッ
トが円錐状に生ずる。ソフトロール表面に接触する金属
サーモロールシェルの損傷によって他の危険性も生じ、
この場合、ソフトロールのポリマー被覆が熱破壊され
る。
【０００８】ロール端部領域の熱膨張が過大であると、
ロールの半径方向に膨大する端部領域はロール中間部に
向かって広がり、ウェブ端縁まで達する。これにより、
ロール直径はロール中間部に向かうにつれて小さくな
り、この結果、ウェブ輪郭は波打ち状態となる。大量の
軽量グレードの紙を仕上げるのにソフトカレンダを使用
するとき、ウェブカリパスは極めて薄いものになり、従
って、ロール直径及びクロスマシン輪郭の極めて僅かな
変動でも、紙のウェブのクロスマシン輪郭の極めて大き
な相対変動となる。このような理由のため、サーモロー
ルの形状のいかなる変形もできるだけ平滑でありかつ小
さいものに維持することが必要となる。
【０００９】サーモロールのシール接触端部領域への熱
伝導を減少するのを、低熱伝導率の材料からブッシュ又
は被覆を形成することによって行うことが試みられてき
た。使用する被覆材料は酸化ジルコニウムを含み、断熱
ブッシュはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）に
より形成されていた。断熱ブッシュ及び被覆は、勿論種
々の材料例えば、セラミックス及びポリマー材料から形
成することもできる。このような断熱ブッシュ及び被覆
の製造は比較的容易であり、また加熱オイルチャンネル
の周りに適合させるのが容易である。しかし、固体材料
から形成した断熱材はＰＴＦＥのような良好な断熱特性
を示すことができず、例えば、空気の熱伝導率の１０倍
もの熱伝導率を有する。使用する断熱材は、瞬間的の機
械的負荷の下に３００°Ｃもの高い温度を許容しなけれ
ばならないため、普通の断熱材料では、ロールシャフト
を過度に複雑な構造にすることなしには使用することが
できない。
【００１０】フィンランド国特許第７２，５８０号は加
熱ロールについて記載しており、この加熱ロール内で
は、ロールの円筒形外側シェルと、外側シェルによって
同心状に包囲される内側シェルとの間に形成されるキャ
ビティ内でホットオイルが循環する。加熱媒体を内側シ
ェルの端部に形成した孔を介して加熱キャビティに通過
させる。このロールの実施例では、ロール端部領域の過
加熱を防止することを、内側シェルの端部全体を断熱リ
ングで包囲し、この断熱リングは、固体材料例えばポリ
テトラフルオロエチレンから形成したり、シール構体又
は開口を設けた中空充填金属リングとして形成したり
し、このリング内を熱伝達媒体を潤滑させるものであ
る。この特許公報に記載のような断熱組立体は、この公
報に記載のロールにしか適用できず、また構造が複雑で
あり、製造が困難であるという欠点がある。
【００１１】従って、本発明の目的は、従来技術よりも
断熱能力が優れており、作動環境により加わる応力を受
けにくい断熱組立体を得るにある。
【００１２】本発明は、サーモロールのオイルチャンネ
ルの周りのガス密キャビティを有するブッシュ状の断熱
素子を採用することをベースにしている。
【００１３】本発明の最も好適な実施例においては、断
熱素子の内側のキャビティを抽気して高い真空状態にす
る。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明断熱組立体は、チャンネルの中心軸線に同心
状に配置することによって前記長手方向チャンネルを包
囲する第１壁と、第１壁よりも大きな距離をとって前記
チャンネルの中心軸線に同心状に配置し、前記第１壁と
一緒に密閉シールしかつ前記長手方向チャンネルを包囲
するキャビティを画定する第２壁とにより構成したこと
を特徴とする。
【００１５】更に、上述の目的を達成するため、本発明
断熱素子は、第１閉鎖エンベロープ表面と、この第１エ
ンベロープ表面から距離をとって配置した第２閉鎖エン
ベロープ表面と、第１閉鎖エンベロープ表面と第２閉鎖
エンベロープ表面とに結合して密閉シールキャビティを
画定する素子とよりなることを特徴とする。
【００１６】
【発明の作用及び効果】本発明によれば、大きな利点が
ある。本発明による実施例によれば、極めて高い断熱能
力が得られる。最も高い断熱能力は真空に抽気した断熱
キャビティを有するブッシュによって得られるが、空
気、窒素又は他のガスのような不活性ガスで充填したブ
ッシュでも、固体断熱材料よりも良好な断熱能力を有
し、必要条件に合致する。本発明による抽気ブッシュは
電子ビーム溶接機を使用して容易に製造することがで
き、、ガス密溶接ブッシュは溶接中に溶接機の真空室内
の真空状態に等しい真空に維持される。これに対し、ガ
ス充填ブッシュは、例えば、レーザ溶接を使用して不活
性ガス雰囲気中で製造することができる。
【００１７】ブッシュの材料は、サーモロールの他の部
分に使用されているのと同一構成のスチールとすること
ができ、ブッシュは、断熱又は使用中に損傷を受けにく
い十分な強度に設計することができる。ブッシュを密閉
シールすると断熱能力は使用中にも低下しない。ロール
をロールシェルと同一の材料で形成すると、ロールのす
べての部分の熱膨張率が等しく、従って、異なる熱膨張
によって生ずる応力は部分間に発生しない。
【００１８】
【実施例】次に、図面につき本発明の好適な実施例を説
明する。
【００１９】本発明は、図４に示す本発明による実施例
の断熱素子を使用するサーモロールのシェルのための断
熱組立体に関して説明する。しかし、図３に示す本発明
による実施例の断熱素子を使用するサーモロールのシェ
ルのための他の断熱組立体も本発明の用途である。図１
から明らかなように、サーモロールは、双方の組立体と
ともに組み合わせて使用すると有利である。
【００２０】サーモロールは、シェル１及び２個のエン
ドピース２，３よりなる本体を有する。従来どおり、加
熱媒体例えば、代表的にはオイルをロールの一方の端部
のみからロール内に導入及び排出させる。図１に示す構
体は、オイル循環手段を有するロールの供給端部を示
す。サーモロールのシェル１は、肉厚の中空シリンダで
あり、この中空シリンダのエンベロープにはオイルチャ
ンネル４を設ける。エンドピースは、端部フランジ２と
シャフト３とを有する。ロールは、エンドピースのシャ
フト３を軸受５によって支持することによって軸受内に
取り付ける。シャフト３の中心には、加熱オイルの供給
チャンネル６を設け、この供給チャンネル６から、端部
フランジ２に形成した半径方向チャンネル８に流入させ
る。加熱オイルはこれら半径方向チャンネルを経てシェ
ル１の長手方向のオイルチャンネル４に流入し、シェル
１の反対側の端部に達し、この端部で向きを変えて平行
チャンネル４を経て帰還する。ロールの供給端部では、
加熱オイルを半径方向に穿孔した半径方向チャンネル９
から収集し、帰還チャンネル７に流入させる。この帰還
チャンネル７はシャフトの中心においてオイル供給チャ
ンネル６を同心状に包囲するよう形成し、オイルをシャ
フト３の端部から流出させ、再加熱回路に送る。ロール
内でのオイル循環は異なる方法で行うこともでき、例え
ば、オイル供給流チャンネルと帰還チャンネルをロール
シェル内で交互に配置したり、各供給流チャンネルが２
個の帰還チャンネルを経て帰還するようにしたり、他の
構成とすることもできる。同様に、シャフト３及び端部
フランジ２を経る加熱オイルの供給も種々の方法で行う
ことができる。本発明は、オイル供給チャンネルシステ
ムの構造に関するものではないため、他の方法について
の詳細な説明は省略する。しかし、本発明に関連して使
用するロール構造は、ロールのシェル１に形成した個別
のチャンネル４内で加熱オイル又は同様の媒体が循環す
るものとする。
【００２１】ロールシェル１の端部端縁からオイルチャ
ンネル４内に進入し、ロール中間部分まで延び、ウェブ
１６の端縁を僅かに下方に達する断熱素子１５は、シェ
ル１内に形成したオイルチャンネル４の端部の周りに適
用する。紙のウェブ１６の端縁は、装置を横切る方向に
見てロールシェル１の表面を２個の部分即ち、非接触端
部領域とウェブが走行する接触中央領域とに分割する。
断熱素子１５は、加熱オイルチャンネル４の外壁として
作用する内側円筒形ブッシュ１１と、外側ブッシュ１２
とを有し、これらブッシュはともに断熱素子の端部部分
１３によって密封キャビティ１４を形成する。断熱素子
の端部部分１３は、真空室内で電子ビーム溶接によって
ブッシュ１１，１２の端部に結合する。このとき断熱素
子１５の密封されたキャビティは、溶接装置の真空室の
作動真空に等しい真空状態に維持され、代表的には１０
Ｐａ（１×１０-4 bar）のオーダーとする。この真空
は、比較的高い真空とすると、このような真空でシール
した空間の断熱能力がよくなり好適である。この真空レ
ベルの断熱能力は、実験室用抽気フラスコの断熱能力に
ほぼ等しく、飲料及び食料貯蔵用の真空ボトルの断熱能
力よりも高い。
【００２２】断熱素子１５は、ロールシェル１の端縁か
らロール中間部のウェブ１６の端縁の僅かに下方まで延
在させる。このようにして、オイルパイプからシェル１
の非接触領域まで流れるオイルの熱を適切に断熱する
が、シェル１からウェブ１６への良好な熱伝導を損なう
ことはない。断熱素子１５の必要な長さ及びウェブの下
方の長さは、ロールの設計及び適用する熱量に基づく。
断熱素子は、ロールシェルに形成したすべてのチャンネ
ルのそれぞれの両側の端部に取り付けること勿論であ
る。
【００２３】図１には、ロールのシャフト３に使用する
に適した本発明による断熱素子の他の実施例を示し、こ
の断熱素子の構造を以下に説明する。
【００２４】この実施例は、上述の図３の実施例とは異
なる構成であり、この断熱素子は電子ビームライン溶接
によって製造すると好適であり、断熱素子の内部は高い
断熱能力を示す真空レベルに維持する。抽気した断熱素
子の断熱能力をガス充填断熱素子の能力よりも優れたも
のにするためには、素子内の真空を１ｋｐａ以下、特に
１００Ｐａ以下にすると好適である。上述の製造上の利
点により、断熱素子内部の真空は、溶接装置の真空室の
作動真空に等しいものにすることが極めて容易である。
しかし、ガス充填断熱素子によっても比較的良好な断熱
能力が得られる。このようなガス充填素子は、不活性ガ
ス雰囲気中で例えば、レーザ溶接によって製造すること
ができ、素子内部に不活性ガスを充填する。この場合、
充填ガスは、二酸化炭素、窒素又は希ガスなどの不活性
ガスとすることができる。しかし、本発明は特定の製造
方法によって製造した製品に限定するものではない。
【００２５】断熱素子が穿孔したオイルチャンネルに関
連して使用することを意図する場合、その形状は円筒形
にすると好適である。しかし、他の形状も可能である。
実際、部分的にテーパを付けた形状にして断熱素子を穿
孔チャンネルの内面にロックするようにすることができ
る。断熱素子は、シェルのオイルチャンネルを包囲する
よう着脱自在に取り付けることもでき、又は溶接接合に
よってオイルチャンネルの一体部分として固定すること
もできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による断熱組立体を組み込み、ロール内
に加熱媒体を供給するのに適合したサーモロールの端部
の一部断面とする側面図である。
【図２】図１に示すサーモロールのシェルの縦断面図で
ある。
【図３】ロールチャンネル用の本発明による断熱素子の
実施例の縦断面図である。
【図４】ロールのシャフト端部用の本発明による断熱素
子の実施例の縦断面図である。
【符号の説明】
１ シェル ２ 端部フランジ（エンドピース） ３ シャフト（エンドピース） ４ オイルチャンネル ５ 軸受 ６ 供給チャンネル 8,9 半径方向チャンネル ７ 帰還チャンネル 11 内側円筒形ブッシュ 12 外側ブッシュ 13 端部部分 14 密封キャビティ 15 断熱素子 16 ウェブ

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ロールシェル内に加熱媒体を通過させる
    ようロールシェル（１）内に延びる少なくとも１個の長
    手方向チャンネル（４）を備え、シェル（１）の加熱媒
    体チャンネル（４）からサーモロールのシェル（１）の
    非接触領域への熱伝導を減少する断熱組立体において、 チャンネル（４）の中心軸線に同心状に配置することに
    よって前記長手方向チャンネル（４）を包囲する第１壁
    （１１）と、 第１壁（１１）よりも大きな距離をとって前記チャンネ
    ル（４）の中心軸線に同心状に配置し、前記第１壁（１
    １）と一緒に密閉シールしかつ前記長手方向チャンネル
    （４）を包囲するキャビティ（１４）を画定する第２壁
    （１２）とにより構成したことを特徴とする断熱組立
    体。
  2. 【請求項２】 ウェブ（１６）に圧縮接触してこのウェ
    ブを仕上げることを意図する前記シェル（１）の表面の
    中央領域と、前記ロールの端部で前記ウェブ（１６）の
    端縁によって区切られる非接触端部領域とを有するサー
    モロールのための請求項１記載の断熱組立体において、
    前記第１壁（１１）と第２壁（１２）とによって画定さ
    れるキャビティ（１４）を、前記ロールシェル（１）の
    端縁から前記接触中央領域の少なくとも端縁即ち、ウェ
    ブ（１６）の端縁まで存在させた断熱組立体。
  3. 【請求項３】 第１壁（１１）と第２壁（１２）とによ
    り画定されるキャビティ（１４）を、円筒形中空シェル
    の形状とした請求項１又は２記載の断熱組立体。
  4. 【請求項４】 第１壁（１１）は加熱媒体チャンネルの
    内壁をなし、また第２壁（１２）はロールシェル（１）
    に穿孔したチャンネルの内壁によって形成した請求項１
    乃至３のうちのいずれか一項に記載の断熱組立体。
  5. 【請求項５】 サーモロールのシェル（１）内に延びる
    加熱媒体チャンネル（４）を断熱するための断熱素子
    （１０）において、 第１閉鎖エンベロープ表面（１１）と、 この第１エンベロープ表面（１１）から距離をとって配
    置した第２閉鎖エンベロープ表面と、 第１閉鎖エンベロープ表面（１１）と第２閉鎖エンベロ
    ープ表面（１２）とに結合して密閉シールキャビティ
    （１４）を画定する素子（１３）とよりなることを特徴
    とする断熱素子。
  6. 【請求項６】 閉鎖エンベロープ表面（１１，１２）に
    よって画定されるキャビティ（１４）を長手方向軸線に
    関して回転対称形状にした請求項５記載の断熱素子。
  7. 【請求項７】 密閉シールキャビティ（１４）内の絶対
    圧力を１ｋＰａ、好適には、１００Ｐａ以下とした請求
    項５又は６記載の断熱素子。
  8. 【請求項８】 密閉シールキャビティ（１４）内の前記
    絶対圧力を約１０Ｐａとした請求項５又は６記載の断熱
    素子。
  9. 【請求項９】 密閉シールキャビティ（１４）内の前記
    絶対圧力をガスで充填した請求項５又は６記載の断熱素
    子。
  10. 【請求項１０】 密閉シールキャビティ（１４）内の前
    記絶対圧力を不活性ガスで充填した請求項５又は６記載
    の断熱素子。
JP6255514A 1993-10-20 1994-10-20 断熱組立体及び断熱素子 Pending JPH07253112A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI934636 1993-10-20
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