СЕРДЕЧНИК ВАЛИКА И НАКАТНОЙ ВАЛИК С ЗАМЕНЯЕМОЙ ГИЛЬЗОЙ
ROLL CORE AND KNURL WITH REPLACEABLE SLEEVE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к накатным валикам для нанесения лака с коническим сердечником валика и с заменяемой гильзой валика.
Настоящее изобретение также относится к производству таких валиков и к промышленному использованию этих валиков для нанесения лака, например, для нанесения лакокрасочных материалов на металлические пластины, а также, как вариант, на деревянные пластины.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
По существу, из уровня техники известны накатные валики с заменяемыми гильзами валика. Известны как цилиндрические, так и конические сердечники валика и гильзы валика.
В документах NL 7 707 402 и US 4 144 812 (Strachan & Henshaw), например, описан печатный валик с сердечником валика и съемной печатной гильзой, предназначенный для использования в ротационной печати. Сердечник валика, с одной стороны, имеет коническую внешнюю поверхность. Это обеспечивает отверстия, которые служат для выхода сжатого воздуха. Печатная гильза, с другой стороны, имеет внутреннюю поверхность, которая также имеет коническую форму и плотно прилегает к внешней поверхности сердечника валика.
Такое плотное прилегание происходит за счет предварительного натяжения печатной гильзы относительно сердечника валика. Поэтому в расслабленном состоянии свободная печатная гильза может быть лишь частично надвинута на сердечник валика, но при этом она закрывает указанные отверстия. Когда сжатый воздух проходит через отверстия из объема ролика, печатная гильза расширяется в радиальном направлении. Воздушная прослойка позволяет расширенной печатной гильзе полностью скользить по сердечнику валика. Затем, когда давление снова снижается, гильза валика сжимается и плотно прилегает к сердечнику валика. Гильза валика может быть снята только при повторном увеличении давления воздуха.
Как в NL 7 707 402, так и в US 4 144 812 предусмотрен внутренний блок распределения воздуха с радиальными отверстиями для направления сжатого воздуха из центрального воздуховода к отверстиям. Однако блок распределения воздуха тяжелый, и он значительно увеличивает инерцию валика. Стоимость его производства также высока.
В документе DE 103 03 386 (Böttcher) дополнительно описан накатной валик для нанесения лакокрасочных материалов на металлические пластины. Он содержит полый сердечник валика и гильзу валика, имеющие цилиндрическую форму. При такой цилиндрической конструкции необходимо предусмотреть дополнительные отверстия для выпуска воздуха вблизи конца сердечника валика. Только с этого конца свободная гильза валика может быть надета на сердечник валика. Кроме того, авторы настоящего изобретения определили, что плотное прилегание цилиндрических сердечников валика и гильз не подходит для предполагаемого применения.
Кроме того, в документе DE 198 46 677 (Windmöller & Hölscher) описан еще один цилиндрический сердечник валика. Внутренняя трубка обеспечивает прямую проводимость воздуха к отверстиям через опорную стенку. Однако применение такой внутренней трубки очень трудоемко.
Важными особенностями накатных валиков с заменяемыми гильзами валика являются их простая, но надежная конструкция, долговечность, фиксация гильзы валика на сердечнике валика, стоимость производства, эффективность производственного процесса и простота использования. Кроме того, желательно, чтобы общая масса и момент инерции были как можно меньше. В конце концов, это детали, которые должны вращаться с высокой частотой. Что касается долговечности, то важно, чтобы сердечник валика не изнашивался или потускнел лишь в незначительной степени. Кроме всего прочего, лакокрасочный материал не должен проникать между сердечником валика и гильзой валика. Предпочтительно гильзы валика можно также очень легко устанавливать и снимать, и предпочтительно, чтобы отверстие для впуска воздуха было легкодоступным.
Кроме того, в известных конструкциях недостаточно учтена механическая прочность и безопасность, учитывая значительно возросшее давление воздуха при установке и снятии гильз валика.
Настоящее изобретение направлено на поиск оптимального компромисса между этими иногда противоположными критериями конструкции.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В первом аспекте настоящее изобретение относится к коническому сердечнику валика по пункту 1 формулы изобретения. Важным преимуществом является то, что объем камеры распределения воздуха ограничен с помощью внутренней части стенки, которая предусмотрена в объеме ролика. В результате во время использования под давлением воздуха находится лишь ограниченный объем (например, для установки/снятия гильз валика). Таким образом, создается только меньшая энергия давления. Это имеет важные преимущества с точки зрения безопасности. Также необходимо учитывать общую массу и момент инерции сердечника валика. В частности, поскольку камера распределения воздуха кольцеобразно проходит вдоль опорной стенки, момент инерции может быть уменьшен.
В документах NL 7 707 402 и US 4 144 812 не предусмотрена камера распределения воздуха, которая кольцеобразно ограничена самой опорной стенкой. Вместо этого в блоке распределения воздуха предусмотрена комбинация радиальных каналов распределения воздуха. Эти каналы соединены с опорной стенкой только на уровне отверстий. Процесс производства более трудоемкий, а момент инерции сердечника валика выше. Наконец, в документах NL 7 707 402 и US 4 144 812 не предусмотрена внутренняя часть стенки внутри объема валика.
Документ DE 103 03 386 сильнее отличается от изобретения, поскольку сердечник валика не конический, а цилиндрический. Такие накатные валики обычно не подходят для тех же применений, что и настоящее изобретение, поскольку цилиндрические сердечники валика допускают лишь незначительное предварительное натяжение печатной гильзы. В расслабленном состоянии (цилиндрическая) гильза валика может быть лишь немного надвинута на конец сердечника валика. В нем предусмотрен первый набор вентиляционных отверстий. Они расположены за торцевыми фланцами. Они соединяются с кольцевой камерой распределения воздуха, расположенной снаружи внутреннего объема валика. Поэтому момент инерции будет больше, чем в альтернативных цилиндрических конструкциях, где каналы распределения воздуха скрыты в торцевых фланцах. Наконец, в DE 103 03 386 не предусмотрена камера распределения воздуха, которая ограничена меньшим частичным объемом от внутреннего объема валика.
В документе DE 198 46 677 описан другой цилиндрический сердечник валика, и поэтому он также сильнее отличается от настоящего изобретения. В первом, предпочтительном варианте осуществления предусмотрена внутренняя трубка. Во втором варианте осуществления, который является невыгодным согласно DE 198 46 677, предусмотрена кольцевая внутренняя часть стенки.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления (пункт 4) часть стенки содержит кольцевой или дискообразный поперечный промежуточный фланец. Этот промежуточный фланец определяет камеру распределения воздуха. Поскольку сжатый воздух в камере распределения воздуха оказывает давление в наружном направлении на опорную стенку, желательно, чтобы поперечный промежуточный фланец выполнял функцию усиления.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления (пункт 5) камера распределения воздуха заключена между двумя поперечными промежуточными фланцами. Таким образом, объем камеры распределения воздуха может быть сильно ограничен, а промежуточные фланцы дополнительно обеспечивают прочность опорной стенки в окружении камеры распределения воздуха. Предпочтительно они приварены к опорной стенке. Кроме того, предпочтительно они привариваются с одной стороны от ближайшего конца (пункт 9). Последнее обеспечивает важное производственное преимущество.
В настоящем изобретении также предлагается накатной валик (второй аспект), способ по пункту 13 установки и снятия гильз валика (третий аспект) и способ по пункту 15 изготовления сердечника валика (четвертый аспект).
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
фиг. 1A–B
На  показаны упрощенный вид и упрощенное продольное сечение сердечника валика в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.
фиг. 2А–С
На  показаны сердечники валика в соответствии с рядом альтернативных вариантов осуществления. Камера распределения воздуха всегда расположена во внутреннем объеме валика.
фиг. 3А–В
На  схематически показана установка свободной гильзы валика на сердечник валика в соответствии с возможным вариантом осуществления.
фиг. 4A–D
Наконец, на  схематически показано изготовление сердечника валика в соответствии с возможным вариантом осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Настоящее изобретение относится к сердечнику валика, накатному валику, способу установки и снятия заменяемых гильз валика и способу изготовления сердечников валика.
Если не указано иное, то все термины, используемые в описании настоящего изобретения, в том числе технические и научные термины, имеют такое значение, в котором их обычно понимает специалист в области техники, к которой относится настоящее изобретение. Для лучшего понимания описания настоящего изобретения следующие термины поясняются подробно.
В этом документе формы единственного числа относятся как к единственному, так и к множественному числу, если контекст не предполагает иное. Например, «сегмент» означает один или более сегментов.
При использовании в этом документе термина «около» или «приблизительно» в отношении измеряемой величины, параметра, продолжительности или момента и т. п., подразумеваются отклонения приблизительно на 20% или менее, предпочтительно приблизительно на 10% или менее, более предпочтительно приблизительно на 5% или менее, еще более предпочтительно приблизительно на 1% или менее и еще более предпочтительно приблизительно на 0,1% или менее от указанного значения, в той мере, в какой такие отклонения применимы в описываемом изобретении. Однако следует понимать, что значение количества, применяемого в случае использования термина «около» или «приблизительно», раскрывается отдельно.
Термины «содержать», «содержащий», «состоит из», «состоящий из», «снабженный», «имеет», «имеющий», «включать», «включающий», «содержать», «содержащий» являются синонимами и представляют собой инклюзивные или открытые термины, которые указывают на присутствие того, что следует далее, и которые не исключают и не предотвращают присутствие других компонентов, характеристик, элементов, деталей, этапов, как известно или раскрыто в уровне техники.
Указание числовых диапазонов по конечным значениям включает все целые, дробные и/или действительные числа между конечными значениями, включая эти конечные значения.
В первом аспекте настоящее изобретение относится к сердечнику валика, содержащему трубчатую опорную стенку с внешней поверхностью, проходящей с коническим расширением от более узкого конца к более широкому концу, при этом сердечник валика снабжен на обоих концах поперечным торцевым фланцем для установки на подшипник посредством вала или цапфы, при этом сердечник валика дополнительно содержит отверстие для впуска воздуха, приспособленное для подачи сжатого воздуха во внутреннюю камеру распределения воздуха, сообщающуюся с двумя или более отверстиями для выпуска воздуха наружу через опорную стенку, и при этом сердечник валика таким образом приспособлен для приема заменяемой гильзы валика, которая может быть растянута под давлением воздуха вокруг опорной стенки,
- при этом камера распределения воздуха расположена во внутреннем объеме валика, проходящем внутри опорной стенки и между торцевыми фланцами, и
- при этом камера распределения воздуха кольцеобразно ограничена опорной стенкой по меньшей мере на уровне отверстий для выпуска воздуха.
В частности, сердечник валика содержит по меньшей мере одну внутреннюю часть стенки, при этом часть стенки расположена во внутреннем объеме валика, и при этом часть стенки дополнительно ограничивает камеру распределения воздуха до меньшего воздухонепроницаемого частичного объема от внутреннего объема валика.
Вместе с подходящей гильзой валика такой сердечник валика можно объединить в накатной валик. Предпочтительно этот накатной валик специально приспособлен для промышленного покрытия плоских и/или изогнутых поверхностей. Возможное применение – лакирование металлического жестяного материала в промышленности по производству металлической упаковки. В таких применениях на накатной валик часто подается высокое давление. Предпочтительно сердечник валика может выдерживать относительно высокие линейные нагрузки (например, 30 кг/см или более). Тем не менее, настоящее изобретение этим не ограничивается.
Ряд возможных вариантов осуществления показан более подробно на фигурах и более подробно описан в описании фигур.
В любом случае, первой важной особенностью является то, что сердечник валика не предусматривает тяжелого внутреннего блока – в отличие от NL 7 707 402 – для образования отдельных воздушных каналов, проводящих сжатый воздух до отверстий для выпуска воздуха. Это позволяет сэкономить на общей массе и моменте инерции. Вернее, сердечник валика образует камеру распределения воздуха, которая ограничена самой опорной стенкой. Таким образом, камера распределения воздуха автоматически соединяется со всеми отверстиями для выпуска воздуха, сгруппированными в ней кольцевым образом. В целом, момент инерции конструкции можно ограничить, избегая расположения массы на большем расстоянии от центральной оси вращения этого объекта. Следовательно, для сердечника ролика преимущественно, чтобы структура самой опорной стенки использовалась для кольцеобразного разграничения камеры распределения воздуха на уровне отверстий для выпуска воздуха. Подаваемый сжатый воздух может, например, кольцеобразно распространяться вдоль внутренней поверхности опорной стенки. Никакой дополнительной конструкции для направления воздуха к отверстиям для выпуска воздуха не предусмотрено. Предпочтительно отверстия для выпуска воздуха начинаются непосредственно из камеры распределения воздуха через трубчатую опорную стенку.
5
Кроме того, накатные валики для промышленного лакирования обычно намного больше, чем накатные валики для использования в ротационной флексографской печати. В частности, поэтому внутренний объем валика больше. Когда такой полный объем валика находится под давлением воздуха – как в случае с DE 103 03 386, в нем накапливается большая энергия давления. Это может привести к опасным ситуациям. В пневматической технике общепризнано, что при максимальной энергии давления 200 бар∙л и выше должны быть приняты специальные меры безопасности. С другой стороны, максимальная энергия давления 50 бар∙л или ниже может считаться безвредной. См., например, Европейскую директиву по напорному оборудованию (2014/68/EU). В любом случае, предпочтительно, чтобы объем камеры распределения воздуха был ограничен одной или более внутренними частями стенки. Кроме того, камера распределения воздуха занимает лишь меньший частичный объем, который может оказаться под давлением воздуха. Общая создаваемая энергия давления ниже. 1 бар составляет 10 Паскалей.
«(Внутренний) объем валика», как упоминается в настоящем документе, относится к контрольному объему, который находится внутри трубчатой опорной стенки и между торцевыми фланцами. Лишь меньшую часть объема валика занимает камера распределения воздуха. Предпочтительно объем валика разделен по меньшей мере одной внутренней частью стенки на камеру распределения воздуха и дополнительную камеру.
Во всем этом документе также упоминаются «отверстия для выпуска воздуха», «сжатый воздух» и «давление воздуха». Естественно, настоящее изобретение не ограничивается использованием одного конкретного типа газа или газовой смеси. Предпочтительно отверстия для выпуска воздуха проходят радиально через трубчатую опорную стенку на определенном расстоянии от более узкого конца. Предпочтительно это расстояние составляет не менее 20% и не более 80% от общей длины сердечника валика, более предпочтительно более 20%, более предпочтительно менее 80%, более предпочтительно менее 70%, более предпочтительно менее 60%, например, приблизительно 30%, приблизительно 40% или приблизительно 50% от общей длины. Диаметр отверстий для выпуска воздуха предпочтительно составляет от 0,5 до 5,0 мм. Количество отверстий для выпуска воздуха предпочтительно составляет от двух до двенадцати. Предпочтительно эти отверстия для выпуска воздуха равномерно распределены по окружности. Согласно неисчерпывающему примеру это шесть отверстий для выпуска воздуха, которые сгруппированы кольцеобразно и равномерно распределены по окружности. Отверстия для выпуска воздуха проходят радиально через опорную стенку.
Выше дополнительно указано, что сердечник валика имеет поперечный торцевой фланец на обоих концах для установки на подшипник посредством вала или цапфы. Это может быть часть вала (например, цапфа), которая крепится к такому торцевому фланцу (например, сваркой или привинчиванием), или которая составляет единое целое с торцевым фланцем. В последнем случае это называется, например, моноблочным торцевым фланцем и цапфой. Однако настоящее изобретение не ограничивается чем-либо из этого.
Согласно дополнительному или альтернативному варианту осуществления конусность внешней поверхности опорной стенки составляет от 0,20 мм/м до 0,50 мм/м. Под «конусностью» понимается отклонение диаметра внешней поверхности опорной стенки на определенной длине опорной стенки. Более предпочтительно конусность составляет от 0,20 мм/м до 0,35 мм/м. Например, конусность составляет приблизительно 0,25 мм/м, приблизительно 0,30 мм/м или приблизительно 0,35 мм/м.
Согласно дополнительному или альтернативному варианту осуществления диаметр сердечника валика составляет от 150 мм до 450 мм. Длина предпочтительно составляет от 1000 мм до 4000 мм.
Сердечник валика предпочтительно изготовлен из металла, например, алюминия или стали. Сердечник валика предпочтительно дополнительно содержит алюминий, учитывая более низкую плотность этого материала.
Гильза валика, с другой стороны, предпочтительно выполнена в два слоя. Гильза валика внутри содержит держатель гильзы валика, который снаружи снабжен покрытием гильзы валика. Например, носитель гильзы валика содержит армированный волокнами пластик. Подходящий волокнистый материал включает стекловолокно, арамидное волокно и/или углеродное волокно. Подходящий пластик основан на винилэфирной смоле, полиэфирной смоле или эпоксидной смоле. Покрытие гильзы валика может содержать полиуретан, сополимер изопрена и изобутилена, бутадиен-нитрильный каучук, хлоропрен, EPDM (каучук на основе сополимера этилена, пропилена и диенового мономера), хлорсульфоновый каучук, полимер на основе сложного полиэфира, силикон, фторкаучуковый эластомер или резину. Предпочтительно покрытие гильзы валика содержит полиуретан. Такие гильзы валика известны специалистам в данной области техники.
Согласно одному из возможных вариантов осуществления гильза валика имеет толщину от 1 мм до 5 мм. Толщина гильзы валика предпочтительно составляет более 1 мм, более предпочтительно более 2 мм. Толщина гильзы валика предпочтительно меньше 5 мм, более предпочтительно меньше 4 мм. Толщина гильзы валика предпочтительно составляет от 2 мм до 4 мм.
Необязательно сердечник валика обеспечивает кольцевой торцевой упор для гильз валика на одном или другом конце. Торцевой упор необязательно обеспечивает с этой целью в поперечном направлении ступенчатую кольцевую внешнюю поверхность, к которой может прилегать плоская торцевая кромка гильзы валика. Альтернативно торцевой упор обеспечивает с этой целью в направлении наискосок ступенчатую кольцевую внешнюю поверхность, к которой может прилегать скошенная торцевая кромка гильзы валика. В такой конструкции гильза валика и сердечник валика согласованы друг с другом.
В дополнительном или альтернативном варианте осуществления камера распределения воздуха является кольцевой или цилиндрической. Обе обеспечивают круговое распределение сжатого воздуха по отверстиям для выпуска воздуха вдоль внутренней стороны опорной стенки. Кольцевая камера оставляет центральную ось сердечника валика свободной. При необходимых регулировках такая конструкция может быть совместима как со сквозным валом, так и с двумя отдельными цапфами.
В дополнительном или альтернативном варианте осуществления камера распределения воздуха ограничена до частичного объема, в котором при давлении только 7 бар может создаваться энергия давления не более 200 бар∙л, предпочтительно не более 50 бар∙л. Таким образом, энергия давления может считаться безвредной.
Прежде всего, настоящее изобретение не ограничивается определенным значением давления воздуха. Однако предпочтительно, чтобы давление воздуха во время использования (т. е. при установке и/или снятии заменяемых гильз валика) составляло от 3 бар до 12 бар. Более предпочтительно, чтобы давление воздуха составляло приблизительно 6–7 бар. У сжатого воздуха обычным значением является давление 6–7 бар.
Согласно возможному варианту осуществления внутренний объем валика составляет по меньшей мере 30 л. Если полный объем валика будет использоваться в качестве камеры распределения воздуха, то при давлении сжатого воздуха в 7 бар в ней будет создаваться энергия давления 210 бар∙л. Такая энергия давления может быть опасной. Поэтому необходимо предусмотреть специальные меры. Например, конструкция должна быть усилена, что позволит выдерживать такое давление. Настоящее изобретение предоставляет возможность преимущественного ограничения камеры распределения воздуха до меньшего частичного объема, например приблизительно 25 л или менее. При обычном давлении приблизительно 7 бар в ней будет накапливаться энергия давления только 175 бар∙л., то есть менее 200 бар∙л.
В дополнительном или альтернативном варианте осуществления указанная внутренняя часть стенки содержит кольцевой или дискообразный поперечный промежуточный фланец. Этот промежуточный фланец определяет камеру распределения воздуха. Поскольку сжатый воздух в камере распределения воздуха оказывает давление в наружном направлении на опорную стенку, желательно, чтобы поперечный промежуточный фланец выполнял функцию усиления.
В дополнительном или альтернативном варианте осуществления камера распределения воздуха заключена между двумя поперечными промежуточными фланцами. Такие промежуточные фланцы могут быть расположены в любом месте – предпочтительно на 20–80% от общей длины валика, измеренной от более узкого конца. Это не влияет на объем самой камеры распределения воздуха.
В дополнительном или альтернативном варианте осуществления по меньшей мере один из промежуточных фланцев содержит проставку. Это выгодно при производстве, так как второй промежуточный фланец может быть расположен напротив первого (например, уже прикрепленного) промежуточного фланца. Следовательно, в одном возможном варианте осуществления это два отдельных промежуточных фланца, которые расположены рядом или напротив друг друга, и которые таким образом прикреплены внутри опорной стенки. Камера распределения воздуха заключена между ними. Альтернативно первый промежуточный фланец, проставка и второй промежуточный фланец, выполнены как одно целое (т. е. «моноблок»). Затем все это можно закрепить внутри опорной стенки, например, с помощью сварных соединений и/или термического зажима. Прежде всего, настоящее изобретение не ограничивается каким-либо из этих способов крепления.
Предпочтительно камера распределения воздуха заключена между первым и вторым поперечными промежуточными фланцами, разделенными проставкой.
В дополнительном или альтернативном варианте осуществления проставка расположена по центру, при этом камера распределения воздуха кольцеобразно проходит вокруг проставки. Камера распределения воздуха таким образом проходит кольцеобразно между проставкой и внутренней поверхностью опорной стенки. Предпочтительно кольцевая камера распределения воздуха в поперечном сечении (т. е. поперек сечения в форме кольца) больше, чем поперечное сечение отдельного отверстия для выпуска воздуха. Это обеспечивает достаточно равномерное распределение воздуха.
В дополнительном или альтернативном варианте осуществления указанный промежуточный фланец или промежуточные фланцы приварены к опорной стенке. Преимуществом является то, что сварное соединение всегда обеспечивает газонепроницаемое соединение между соединяемыми деталями. Однако настоящее изобретение не ограничивается сварными соединениями. Альтернативно промежуточный фланец или промежуточные фланцы зажимаются (и предпочтительно газонепроницаемо) в опорной стенке, например, посредством термического зажима после нагрева опорной стенки. Прежде всего, настоящее изобретение не ограничивается чем-либо из этого.
В дополнительном или альтернативном варианте осуществления указанный промежуточный фланец или промежуточные фланцы приварены только с одной стороны. Например, это касается двух отдельных промежуточных фланцев, расположенных ближе к одному концу и приваренных последовательно (и только с одной стороны) от этого ближайшего конца. См. также неограничивающий вариант осуществления по фиг. 4A–D. Односторонний сварной шов является достаточно прочным для данного применения. Дополнительно преимущественным является приваривание промежуточного фланца только с наиболее доступной стороны. Предпочтительно промежуточный фланец предусмотрен по меньшей мере на 5% ближе к одному концу, чем к другому концу, как измерено относительно общей длины сердечника валика.
В дополнительном или альтернативном варианте осуществления отверстие для впуска воздуха расположено не по центру на одном из двух торцевых фланцев. При желании такую эксцентрическую конструкцию уравновешивают путем размещения балансировочных грузов. При эксцентрическом размещении канала для впуска воздуха отверстие для впуска воздуха (и последующая система распределения воздуха) по сути отделено от подшипника. Это имеет преимущества при производстве, как описано на фигурах. В дополнение, расположенное не по центру отверстие для впуска воздуха является кроме того легко доступным. С другой стороны, отверстие для впуска воздуха, проходящее через вал или цапфу, может ослабить этот вал или цапфу.
Однако согласно альтернативному варианту осуществления отверстие для впуска воздуха расположено по центру. Отверстие для впуска воздуха проходит по центру через вал или цапфу в камеру распределения воздуха.
Необязательно сердечник валика дополнительно оснащен внутренней трубкой для направления сжатого воздуха из (расположенного по центру или не по центру) отверстия для впуска воздуха в камеру распределения воздуха.
Во втором аспекте в настоящем изобретении также предлагается накатной валик, содержащий сердечник валика и гильзу валика. В частности, сердечник валика соответствует тому, что описано выше. Таким образом, в этом отношении можно повторить те же особенности и преимущества.
В третьем аспекте в настоящем изобретении также предлагается способ установки гильзы валика на сердечник валика и/или снятия гильзы валика с сердечника валика, при этом сердечник валика соответствует представленному выше описанию. Способ включает следующие этапы: (i) введение сжатого воздуха из отверстия для впуска воздуха в камеру распределения воздуха, и (ii) скользящее перемещение гильзы валика по сердечнику валика под давлением воздуха из отверстий для выпуска воздуха. Предпочтительно вводимый сжатый воздух может распространяться по меньшей мере по камере распределения воздуха вдоль внутренней стороны опорной стенки.
В дополнительном или альтернативном варианте осуществления в камере распределения воздуха создается энергия давления не более 200 бар∙л, предпочтительно не более 50 бар∙л. Это имеет преимущества с точки зрения безопасности. В наиболее предпочтительном варианте осуществления частичный объем, занятый камерой распределения воздуха (и возможно внутренней трубкой) настолько мал, что в нем может накапливаться только незначительная энергия давления, например максимум 5 бар∙л при давлении воздуха 6–7 бар.
В четвертом аспекте в настоящем изобретении предлагается дополнительный способ изготовления вышеописанного сердечника валика. В этом отношении можно повторить те же особенности и преимущества. Способ включает приваривание по меньшей мере одной внутренней части стенки к опорной стенке и/или к по меньшей мере одному из двух торцевых фланцев. В возможном варианте осуществления внутренняя часть стенки содержит по меньшей мере один поперечный промежуточный фланец (кольцевой или дискообразный), который приварен с одной стороны к опорной стенке от ближайшего конца.
Ниже настоящее изобретение описано с помощью не ограничивающих примеров и фигур, иллюстрирующих настоящее изобретение, которые не предназначены и не должны толковаться как ограничивающие объем настоящего изобретения.
фиг. 1A–B
2
2
4
19
5
6
5
4
12
6
4
13
19
19
На  показан упрощенный вид и упрощенное продольное сечение сердечника  валика согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения. Сердечник  валика содержит трубчатую опорную стенку  с внешней поверхностью , которая проходит с коническим расширением между более узким концом  и более широким концом . На более узком конце  опорная стенка  имеет меньший диаметр ; на более широком конце  опорная стенка  имеет больший диаметр  (оба измерены с концевой стороны). Внешняя поверхность  проходит конусообразно между ними. Конусность внешней поверхности  выражается как отклонение диаметра на метр длины валика и предпочтительно составляет от 0,20 до 0,50 мм на метр. Такие (небольшие) конусности невозможно определить невооруженным глазом по фиг. 1A–B. Тем не менее, на фиг. 3–5 эти конусности сильно преувеличены.
2
5,
6
7, 7'
9, 9'
8, 8'
10
11
8, 8'
7, 7
8
2
25
Кроме того сердечник  валика на каждом конце  оснащен торцевым фланцем . Каждый из них оснащен отверстиями  под вал для прикрепления двух отдельных цапф  оси (не показаны). Возможно как постоянное крепление (например, посредством сварного соединения), так и непостоянное (например, посредством резьбового соединения фланца  вала в крепежных отверстиях  – см. фиг. 1B). Другая возможность заключается в том, что такие цапфы  образованы как единое целое с соответствующими торцевыми фланцами ' (называемые также «моноблоком»). Альтернативно также может быть применен отдельный сквозной вал . Однако конструкция сердечника  валика должна быть совместима с валом, который проходит по центру через полный объем  валика. Настоящее изобретение не ограничивается чем-либо из этого.
2
15
15
7
9
15
8
8
15
15
2
7, 7'
15
18
Сердечник  валика дополнительно обеспечен другим отверстием  для впуска воздуха для ввода сжатого воздуха. Отверстие  для впуска воздуха расположено не по центру на торцевом фланце , рядом с отверстием  вала. С таким отдельным отверстием  для впуска воздуха (т. е., не выполненным цельно с валом или цапфой ), цапфу  и подшипники выполняют отдельно от отверстия  для впуска воздуха. Таким образом возможно выполнить отверстие  для впуска воздуха (а возможно и всю систему распределения воздуха) двух сердечников  валика с различными типами подшипников, в основном параллельно, посредством одинаковых или аналогичных производственных этапов. Это способствует повышению эффективности производства. Как также можно увидеть на фиг. 1A–B, торцевые фланцы  обеспечены на определенном расстоянии от концевых сторон. Отверстие  для впуска воздуха защищено внутри конечного объема , который возникает в результате этого.
15
17
17
25
2
17
27, 27'
27
27'
2
16
16
26
15
17
16
32
27
16
17
Сжатый воздух теперь может быть направлен из нецентрального отверстия  для впуска воздуха в кольцевую камеру  распределения воздуха. Эта камера  распределения воздуха покрывает только меньший частичный объем, расположенный во внутреннем объеме  валика полого сердечника  валика. Камера  распределения воздуха непосредственно заключена между двумя поперечными промежуточными фланцами . Первый промежуточный фланец  в целом дискообразный, второй промежуточный фланец  в целом кольцевой. Для проведения сжатого воздуха сердечник  валика обеспечен внутренним воздушным шлангом . Воздушный шланг  проходит параллельно центральной оси , от отверстия  для впуска воздуха поближе к камере распределения воздуха. Необязательно воздушный шланг  соединен с соединительным каналом , который выводится в торцевой фланец (см. фиг. 1B). Альтернативно воздушный шланг  выходит непосредственно в камеру  распределения воздуха (не показана).
27, 27'
20
4
27, 27'
17
29, 30
25
27, 27'
5
5
30
27
28
27'
17
28
27, 27'
28
Промежуточные фланцы  приварены на внутренней поверхности  трубчатой опорной стенки  (см. фиг. 1B). Промежуточные фланцы  и сварные соединения закрывают камеру  распределения воздуха воздухонепроницаемым образом от дополнительных камер  в объеме  валика. Как показано на фиг. 1B, промежуточные фланцы  предусмотрены ближе к более узкому концу . Они привариваются только от ближайшего конца . Это является производственным преимуществом, учитывая лучшую доступность от ближайшего конца, через короткую камеру . Как можно увидеть далее (фиг. 1B), первый промежуточный фланец  образует проставку , к которой примыкает второй промежуточный фланец . Камера  распределения воздуха проходит кольцеобразно вокруг проставки , и заключена между обоими промежуточными фланцами . Расположенная по центру проставка  будет меньше влиять на момент инерции.
17
20'
4
4
3
17
Наконец, камера  распределения воздуха кроме того кольцеобразно окружена внутренней поверхностью  трубчатой опорной стенки . Опорная стенка  также в качестве своей основной функции осуществляет поддержку гильзы  валика. Благодаря такой двойной функции (т. е. также соединение камеры  распределения воздуха) достигается экономия на материале и снижается сложность конструкции. Общая масса и момент инерции меньше.
27'
27, 27'
17
27, 27'
2
Необязательно по меньшей мере один промежуточный фланец обеспечивает другое центральное отверстие (см. фиг. 1B). Масса дополнительно ограничена. Вдоль кромки отверстия оба промежуточных фланца  приварены друг к другу так, чтобы камера  распределения воздуха оставалась воздухонепроницаемой. Если оба промежуточных фланца  обеспечены центральным отверстием, может быть использован сквозной вал (не показан). В то же время сердечник  валика по фиг. 1B оснащен двумя отдельными цапфами.
2
31
17
4
31
17
Сердечник  валика в данном случае обеспечен двумя или более отверстиями  для выпуска воздуха наружу. Они проходят от камеры  распределения воздуха через опорную стенку . Сжатый воздух может быть легко разделен кольцеобразно по этим отверстиям  для выпуска воздуха через камеру  распределения воздуха.
2
1
2
3
22
3
19
2
3
Показанный сердечник  валика приспособлен для использования накатных валиков при промышленном нанесении лака. В частности, сердечник  валика подходит для вмещения заменяемой гильзы  валика (не показана). В дополнение, внутренняя поверхность  гильзы  валика может быть растянута вокруг внешней поверхности  сердечника  валика под давлением воздуха. Установка заменяемой гильзы  валика схематически показана на фиг. 3A–B.
17
25
3
17
Важной характеристикой (например, см. фиг. 1A–B) является то, что камера  распределения воздуха занимает только меньший воздухонепроницаемый частичный объем от объема  валика. При установке/снятии гильз  валика только этот частичный объем подвергается давлению (например, приблизительно 7 бар). В целях безопасности указанный частичный объем предпочтительно достаточно мал, чтобы в нем могла накапливаться только ограниченная энергия давления. Предпочтительно объем камеры  распределения воздуха такой, что при приложении давления воздуха 7 бар создаваемая энергия давления составляет максимум 200 бар∙л и более предпочтительно максимум 50 бар∙л. В пневматической технике общепризнано, что при максимальной энергии давления 200 бар∙л и выше должны быть приняты специальные меры безопасности. С другой стороны, максимальная энергия давления 50 бар∙л или ниже может считаться безвредной. См., например, Европейскую директиву по напорному оборудованию (2014/68/EU).
17
20'
4
27, 27'
Сжатый воздух, поступающий в камеру  распределения воздуха, будет оказывать давление в радиально наружном направлении на внутреннюю поверхность  опорной стенки . Преимущество промежуточных фланцев  заключается в том, что они по месту повышают механическую прочность. Поэтому нет необходимости укреплять опорную стенку 4 в целом.
17
31
31
В варианте осуществления по фиг. 1B камера  распределения воздуха образует кольцевой проход, который проходит через различные отверстия  для выпуска воздуха. Проход предпочтительно больше (в поперечном сечении), чем проходы отдельных отверстий  для выпуска воздуха. Это обеспечивает надлежащее распределение воздуха.
фиг 2A–C
2
17
25
2
27, 27"
17
25
17
31
4
17
31
На  показаны сердечники  валика согласно ряду альтернативных вариантов осуществления. Камера  распределения воздуха всегда расположена во внутреннем объеме  валика. Сердечник  валика также обеспечивает внутреннюю часть  стенки, которая ограничивает камеру  распределения воздуха до меньшего воздухонепроницаемого частичного объема от объема  валика. Камера  распределения воздуха дополнительно закрыта по меньшей мере на уровне отверстий  для выпуска воздуха опорной стенкой . Камера  распределения воздуха таким образом соединяет отверстия  для выпуска воздуха.
17
2
27
25
29
17, 30
15
7
15
17
15
7
16
29
17
15
2
15
8
На фиг. 2A–B камера  распределения воздуха в основном цилиндрическая, сердечник  валика содержит дискообразный поперечный промежуточный фланец . Объем  валика таким образом разделен на длинную камеру  (слева) и короткую камеру  распределения воздуха (справа). Обе имеют цилиндрическую форму. На фиг. 2A канал  для впуска воздуха предусмотрен в виде отверстия, проходящего через самый правый торцевой фланец . Отверстие  для впуска воздуха ведет непосредственно в соседнюю камеру  распределения воздуха. На фиг. 2B отверстие  для впуска воздуха обеспечено на левом торцевом фланце , при этом сжатый воздух подается по воздушному шлангу  через длинную камеру  в камеру распределения воздуха. В обоих случаях отверстие  для впуска воздуха расположено не по центру. Однако в настоящем изобретении также применяются сердечники  валика с центральным отверстием  для впуска воздуха, например, через одну из цапф .
17
4
2
27
4
4
26
Важно, чтобы сжатый воздух внутри камеры  распределения воздуха оказывал давление в наружном направлении на опорную стенку . Таким образом, является преимущественным, чтобы сердечник  валика был локально усилен в этом месте с помощью поперечного промежуточного фланца . Это позволяет выполнить опорную стенку  с меньшей толщиной стенки. Таким образом, вес и частично момент инерции сердечника  валика вокруг центральной оси  будет ниже.
17
2
27"
7
27"
2
4
4
27"
2
На фиг. 2C камера  распределения воздуха в целом кольцевая, при этом сердечник  валика содержит трубчатую внутреннюю стенку , проходящую между торцевыми фланцами . Трубчатая внутренняя стенка , такая как эта, также будет усиливать сердечник  валика и, таким образом, частично разгружать опорную стенку . Таким образом, опорная стенка  может быть выполнена с меньшей толщиной стенки. Учитывая, что трубчатая внутренняя стенка  расположена ближе к центральной оси, она лишь незначительно влияет на момент инерции сердечника  валика.
27, 27"
27
27"
32
16
Другим преимуществом вариантов осуществления по фиг. 2A–C является то, что внутренние части  стенки (поперечный промежуточный фланец  и трубчатая внутренняя стенка ) постоянно осесимметричны. Это важно, поскольку речь идет об относительно тяжелых деталях. Влияние соединительного канала  (фиг. 1A–B) или внутренней трубки  можно легко компенсировать, используя всего лишь один балансировочный груз. В то же время это контрастирует с внутренним блоком согласно документу NL 7 707 402, который лишь периодически является осесимметричным. Он может быть источником вибраций.
фиг. 3A–B
3
2
3
2
5
31
17
15
17
16
31
3
3
2
3
2
3
На  схематически показана установка свободной гильзы  валика на сердечник  валика в соответствии с возможным вариантом осуществления. Прежде всего, гильза  валика в свободном состоянии скользит по сердечнику  валика от более узкого конца . См. фиг. 3A. Отверстия  для выпуска воздуха там закрыты. Кольцевая камера  распределения воздуха таким образом находится под давлением. С этой целью сжатый воздух вводят через отверстие  для впуска воздуха. Только частичный объем, занятый камерой  распределения воздуха, и воздушный шланг  подвергаются действию давления. Учитывая этот относительно небольшой объем, максимальная энергия давления всегда остается ниже 250 бар∙л. Это является предпочтительным с точки зрения безопасности. Сжатый воздух теперь выходит через отверстия  для выпуска воздуха, вызывая радиальное расширение гильзы  валика. Расширенная гильза  валика затем может быть полностью надета на сердечник  валика. Когда давление воздуха снова снижается, гильза  валика обратно сжимается и плотно фиксируется на сердечнике  валика. См. фиг. 3B. Гильза  валика может быть снята только при повторном увеличении давления воздуха.
фиг. 4A–D
2
4
5, 6
27, 27'
17
27
27'
На , наконец, схематически показано изготовление сердечника  валика согласно возможному варианту осуществления настоящего изобретения. Трубчатая опорная стенка  предположительно имеет два открытых конца . Например, это касается сварной или центробежнолитой секции алюминиевой трубы. Через внутренние части  стенки в ней разграничивается меньшая камера распределения воздуха. В показанном варианте осуществления это касается первого дискообразного промежуточного фланца  и второго кольцевого промежуточного фланца .
27
16
32
27
4
27
5, 6
27
4
27
5
На первом этапе первый промежуточный фланец  подсоединяют к воздушному шлангу  в соединительном канале , который предусмотрен в промежуточном фланце . Затем этот узел целиком вводится в опорную стенку . Расположение (см. фиг. 4B) промежуточного фланца  таково, что он расположен ближе к одному из концов . Промежуточный фланец  тогда приваривают к опорной стенке  с помощью кольцевого сварного шва. Промежуточный фланец  приварен только с одной стороны, только от ближайшего конца .
27
28
27'
27'
4
5
27'
17
29
30
4
Кроме того, первый промежуточный фланец  обеспечивает проставку  (см. также вариант осуществления по фиг. 1B), напротив которой затем помещают промежуточный фланец . Этот промежуточный фланец  также соединен с опорной стенкой только с помощью одностороннего сварочного шва , только от ближайшего конца . Как показано на фиг. 4B–D, второй промежуточный фланец  образует центральное отверстие; односторонний сварочный шов также предусмотрен в нем. Это создает камеру  распределения воздуха, которая является воздухонепроницаемой относительно следующей длинной камеры  и следующей короткой камеры  внутри опорной стенки .
7, 7'
31
19
4
19
Между вышеупомянутыми этапами или после них также могут быть добавлены два торцевых фланца  и отверстия  для выпуска воздуха. Внешняя поверхность  опорной стенки  должна быть образована очень точно. Предпочтительно, что внешняя поверхность  таким образом будет завершена на последнем этапе. Необязательно сердечник 2 валика кроме того сбалансирован.
Пронумерованные элементы на фигурах представлены далее.
1. Накатной валик
2. Сердечник валика
3. Гильза валика
4. Опорная стенка
5. Более узкий конец
6. Более широкий конец
7. Торцевой фланец
8. Вал или цапфа
9. Отверстие вала
10. Фланец вала
11. Крепежное отверстие
12. Меньший диаметр
13. Больший диаметр
14. Длина валика
15. Отверстие для впуска воздуха
16. Воздушный шланг/трубка
17. Камера распределения воздуха
18. Конечный объем
19. Внешняя поверхность опорной стенки
20. Внутренняя поверхность опорной стенки
21. Внешняя поверхность гильзы валика
22. Внутренняя поверхность гильзы валика
23. Осевое направление
24. Радиальное направление
25. Объем валика
26. Центральная ось
27. Внутренняя часть стенки
28. Проставка
29. Длинная камера
30. Короткая камера
31. Отверстие для выпуска воздуха
32. Соединительный канал
Предполагается, что настоящее изобретение не ограничено описанными выше вариантами осуществления, и что некоторые модификации или изменения могут быть добавлены к описанным примерам и фигурам без пересмотра прилагаемой формулы изобретения.