CN109996670B - 回旋管 - Google Patents
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Abstract
回旋卷绕管(1)由包括第一板片(6)和第二板片(5)的复合板片形成。该回旋卷绕管包括由第一板片的多个回旋绕层(2)形成的第一段(66)、由第一板片和第二板片的直接粘合并重叠的部分形成的第二段(70)、和由围绕第一板片缠绕并覆在第一板片上的第二板片形成的第三段(68)。第二段是位于第一板片的层与第二板片的层之间的下方包层部分。
Description
技术领域
本发明涉及一种由多个回旋卷绕、粘合地固定的板片材料形成的回旋管和一种用于制造回旋管的方法。
背景技术
例如从US3073218、US3190195、US3585908和US3869325已知回旋管(有时称为平行管)的常规构造和利用卷绕机制造此类管的传统方法。传统的卷绕机通常包括以下用途的机构：最初从纸板卷材或卷盘供给连续的单张纸或纸板，通过刮削、用胶水涂覆纸张的表面和被刮削的边缘来准备纸张的边缘，将纸张切割至与要制备的卷纸管的长度一致的预定长度(纸宽度由卷盘的宽度决定)，使纸张的前缘前移到它将被卷绕到其上的开槽心轴中，以及在卷绕完成后，通过使剥管器沿着心轴移动并使剥管器返回其初始位置来从心轴剥离卷好的纸管，这些全部按时间顺序进行。
将纸张常规回旋卷绕成所需尺寸的纸管将受到卷绕机、更具体而言卷绕心轴限制。具体地，起始纸张材料通常位于卷盘上，并且尽管卷盘上的纸张材料的全长一般很大，但是从该卷盘切割以卷绕成纸管的纸张材料的长度受到卷绕机的长度限制。在实践中，纸张材料的术语“切割至一定长度”等于由该纸张材料形成的管的长度。切割的纸张材料的前缘和后缘是对应于卷盘宽度的相对边缘。亦即，当从卷盘切割纸张材料时，前缘和后缘是垂直于切割边缘的边缘。前缘是被送入卷绕心轴的槽中的切割的纸张材料的边缘。
传统的卷绕心轴是细长管，其通过其邻近送纸辊的端部附接到齿轮机构上。卷绕心轴的相对端未进行附接，但是被支承以允许其与待卷绕的纸张材料一起旋转而不会弯曲。卷绕心轴的外径与待形成的管的内径基本上一致。卷绕在卷绕心轴上、然后卷绕在前一层纸张材料上的纸张材料的每一层建立正在形成的纸管的壁厚。所形成的回旋纸管的最终外径是所用纸张材料的厚度和基于纸张材料从前缘到后缘的宽度可以实现的回旋量的函数。
在卷绕操作之后，切割的细长纸张材料的自由端在管表面处形成对应于外边缘的后缘，该后缘必须牢固地粘附到下衬层上(参见图2)。图2示出了具有纵向中心轴线109的现有技术的回旋纸管100。回旋管100完全由单个主板片106制成，主板片106具有位于管100的内表面处的前缘103和位于管100的外表面处的后缘104。包括后缘104的绕层必须粘附到主板片106的下衬层。否则，如果后缘104没有固定，则管100将在它从卷绕心轴上剥离时散开。在后缘104被固定或紧固之后并且在保持主板片106的后缘104以使得它有时间在不展开的情况下粘合到下衬层上所需的几次自由转动之后，回旋管100沿与被固定或紧固的边缘104相反的方向被推离卷绕心轴。
各种现有技术文献如US3869325和US3081213已经提出了用于改善后缘在卷绕管的主(例如，纸)板片材料的下衬层上的固定的不同机制，例如降低纸张材料的硬度、增加纸张材料的润湿性，以及在绕层和后缘上涂布快速固化的热塑性树脂或胶水。然而，这些解决方案导致较低的材料强度和/或高生产开支。
US2353994、US2726489和US4708708中公开的解决方案是减小纸张材料的后缘的厚度，如图3所示。具体地，图3示出了具有纵向中心轴线209的现有技术的回旋纸管200。回旋管200完全由单个主板片206制成，主板片206具有位于管200的内表面处的前缘203和位于管200的外表面处的后缘204。后缘204是被刮削的边缘。后缘204的刮削使纸边缘软化，以有助于在不应用特殊的粘合技术的情况下防止在将管200从卷绕心轴上剥离之前松开。
这已经成为当今回旋管卷绕的常见做法。具体地，在涂布粘合剂(即，胶水)之前，用于刮削、打磨或装饰的砂轮或类似装置以将板片材料厚度减小为刀状边缘的角度从主板片材料的后缘去除材料。
被刮削边缘的优点在于边缘具有减小的厚度并因此不会太硬，使得它将容易地吸收胶水，并且继而具有增加的柔韧性，这提供了在主板片后缘处的平滑过渡。结果，改善了管圆度。
然而，该解决方案也存在若干缺点。研磨剂的使用导致出现在管的外部并且易于沿着其纵向接缝撕裂的粗糙表面。更显著的缺点是通过刮削产生斜边需要去除纸张材料，这导致大量纸屑的产生，这些纸屑不能被回收，因此必须送到垃圾填埋场，从环境的角度来看这是不合需要的。除了与研磨机相关的成本之外，去除纸屑还会增加总生产开支。此外，纸屑在工作场所既有火灾又有***危险，并且需要用于容纳、储存和运输碎屑的处理***，这再次增加了生产成本。
一种替代方案是完全由较薄的纸张材料制造回旋管，使得后缘已经减小。然而，送入纸管卷绕心轴的纸张材料的宽度和纸张材料的厚度决定了最终的回旋管壁厚度。因此，该替代方案需要使用宽得多的纸张材料并向纸张材料的更大表面区域涂布更多粘合剂以实现具有特定所需壁厚的最终回旋管。而且，在大多数情况下，这种替代方案在构造和确定尺寸为适应标准宽度的纸张材料的标准生产机器上是不可能的。相反，这种替代方案将要求增大卷绕心轴的所有机械部分以适应较宽的板片宽度。因此，使用较厚而不是较薄的纸张材料在经济上是有利的，但随着纸张材料的厚度增加，越来越难以将后缘平坦地粘附到下方的纸张材料层上。
因此，提供一种改进的回旋管和制造这种管的方法将是有益的，其能够高速制造，同时降低生产开支并且在生产过程中不产生有害的粉尘废物。
发明内容
本发明涉及一种由回旋卷绕的、粘合地固定的复合板片材料制成的回旋管，该复合板片材料包括第一厚度的主回旋板片材料和第二厚度的固定板片材料。
本发明涉及一种由回旋卷绕的、粘合地固定的复合板片材料制成的回旋管，该复合板片材料包括第一厚度的主回旋板片材料和第二厚度的固定板片材料。主板片和固定板片两者的长度可以相等或切割成等于所得到的卷绕管的长度。固定板片材料的一部分沿着主板片材料的全部长度以重叠的方式粘附到主板片材料的端部，从而形成搭接接缝或搭接接头。由此附接的两个板片形成宽度延长的复合板片。复合板片的宽度基本上具有如下三个不同部分：第一部分，其仅由单一厚度和第一宽度的主板片材料组成；第二部分，其由被固定板片材料覆盖的主板片材料组成，并且具有为主板片材料和固定板片材料的厚度之和的厚度和第二宽度(即搭接接缝部分)；和第三部分，其由单一厚度和第三宽度的固定板片材料组成。
当卷绕复合板片以形成回旋管时，固定板片材料的在复合板片的搭接接缝部分中的部分被捕获在主板片材料的层之间。固定板片的超过搭接接缝的部分(即，复合板片的第三部分)继续卷绕，直到它完成几乎形成的回旋管的一个完整圆周，然后继续将几乎形成的回旋管的圆周的一部分粘附到自身。
总之，在本发明的范围内提出以下实施方案是特别优选的：
实施方案1：一种由包括第一板片和第二板片的复合板片形成的回旋卷绕管，该回旋卷绕管包括：由所述第一板片的多个回旋绕层形成的第一段；由所述第一板片和所述第二板片的直接粘合并重叠的部分形成的第二段；由缠绕在所述第一板片周围并覆在所述第一板片上的所述第二板片形成的第三段，所述第二段是位于第一板片的层与第二板片的层之间的下方包层部分。
实施方案2：根据前一个实施方案所述的回旋卷绕管，其特征在于，所述第二段的宽度(W22)满足式(1)，所述第二板片的宽度(W23)满足式(2)：
W22>R*8mm (1)
W23>W22+(π*OD6)+(R*20mm) (2)。
R是所述第一板片的厚度与所述第二板片的厚度的比率。OD6是在仅由所述第一板片形成而没有所述第二板片的情况下回旋管的理论外径。
实施方案3：根据前一个实施方案所述的回旋卷绕管，其特征在于，所述第二板片的厚度小于所述第一板片的厚度。
实施方案4：根据前一个实施方案所述的回旋卷绕管，其特征在于，所述比率R在2和5之间。
实施方案5：根据前述实施方案中的任一个所述的回旋卷绕管，其特征在于，所述第三段由所述第二板片的至少一个回旋绕层形成，所述至少一个回旋绕层覆在第一板片的层和第二段上。
实施方案6：根据前一个实施方案所述的回旋卷绕管，其特征在于，所述第三段还包括所述第二板片的覆在所述第二板片的所述至少一个回旋绕层上的部分。
实施方案7：根据前述实施方案中的任一个所述的回旋卷绕管，其特征在于，所述第一板片具有第一边缘和对向的第二边缘，该第一边缘限定所述管的内边缘。
实施方案8：根据前述实施方案中的任一个所述的回旋卷绕管，其特征在于，所述第二板片具有第一边缘和对向的第二边缘，所述第二板片的第二边缘限定所述回旋卷绕管的外接缝，所述下方包层部分包括所述第二板片的第一边缘，所述第三段包括所述第二板片的第二边缘。
实施方案9：根据前述实施方案中的任一个所述的回旋卷绕管，其特征在于，所述下方包层部分是粘合地固定的搭接接缝，该搭接接缝将第一板片和第二板片结合。
实施方案10：根据前述实施方案中的任一个所述的回旋卷绕管，其特征在于，所述第一板片由纸材料形成。
实施方案11：根据前述实施方案中的任一个所述的回旋卷绕管，其特征在于，所述第二板片由纸材料形成。
实施方案12：一种由包括第一板片、第二板片和第三板片的复合板片形成的回旋卷绕管，该回旋卷绕管包括：由所述第一板片的多个回旋绕层形成的第一段；由所述第一板片和所述第二板片的直接粘合并重叠的部分形成的第二段；由缠绕在所述第一板片周围并覆在所述第一板片上的所述第二板片形成的第三段，所述第二段是位于所述第一板片的层与所述第二板片的层之间的下方包层部分；和第四段，其由所述第三板片的被固定在所述第一板片的下衬回旋绕层与所述第一板片的上覆回旋绕层之间的至少一个回旋绕层形成。
实施方案13：根据前一个实施方案所述的回旋卷绕管，其特征在于，所述第二段的宽度(W22)满足式(1)，所述第二板片的宽度(W23)满足式(2)：
W22>R*8mm (1)
W23>W22+(π*OD6)+(R*20mm) (2)。
R是所述第一板片的厚度与所述第二板片的厚度的比率。OD6是在仅由所述第一板片形成而没有所述第二板片的情况下回旋管的理论外径。
实施方案14：根据前一个实施方案所述的回旋卷绕管，其特征在于，所述比率R在2和5之间。
实施方案15：根据前两个实施方案中的任一个所述的回旋卷绕管，其特征在于，所述第三板片的厚度小于所述第二板片的厚度。
实施方案16：根据前四个实施方案中的任一个所述的回旋卷绕管，其特征在于，所述第一板片由纸板材料形成。
实施方案17：根据前一个实施方案所述的回旋卷绕管，其特征在于，所述第二板片由纸材料形成，所述第二板片的厚度小于所述第一板片的厚度。
实施方案18：根据前六个实施方案中的任一个所述的回旋卷绕管，其特征在于，所述第三板片由防潮材料制成。
实施方案19：根据前七个实施方案中的任一个所述的回旋卷绕管，其特征在于，所述第三板片的其余部分与所述第三板片的所述至少一个回旋绕层重叠一个距离，所述距离是所述第三板片的所述至少一个回旋绕层的圆周的至少90°。
附图说明
当结合附图阅读时，将更好地理解前面的发明内容以及以下对本发明的优选实施方式的详细描述。出于图示的目的，在附图中示出了优选的实施方式。然而，应当理解的是，装置和方法并不限于所示的精确布置和手段。在附图中：
图1是根据本发明的一个实施例的由已经卷绕在一起的第一板片和第二板片形成的回旋管的俯视平面图；
图2是被制造成没有刮削后缘的现有技术回旋管的侧透视图；
图3是被制造成具有刮削后缘的现有技术回旋管的侧透视图；
图4示出了根据本发明的一个实施例的包括第一板片和第二板片的复合板片在该复合板片***到卷绕心轴的槽中以进行卷绕操作之前相对于卷绕心轴的初始定位；以及
图5是根据本发明的一个实施例的由已经卷绕在一起的第一纸板片、第二板片和由防潮材料构成的第三中间板片形成的回旋管的俯视平面图。
具体实施方式
本发明涉及一种回旋卷绕管和用于制造回旋管的方法。更具体而言，本发明涉及一种由复合板片材料形成的回旋纸管，所述复合板片材料包括主纸板材料和粘合地固定在主纸板材料上的固定板片材料。在一个实施例中，回旋纸管可用作用于热电偶装置且更具体而言用于适合在熔融金属加工中使用的热电偶装置等的承载管。本领域技术人员将理解，回旋管可用于各种其它目的，而不是用作热电偶装置的承载管。
参照图4，示出了根据本发明的一个实施例的用于形成回旋管1(在图1中示出)的复合板片60。图4描绘了在已进行卷绕操作以形成回旋管1之前的复合板片60。复合板片60包括第一板片6和第二板片5。第一板片6是主板片。第二板片5是固定板片。
第一板片6具有第一边缘3和对向的第二边缘4，它们彼此平行地延伸。出于制造方法的目的，并且更具体而言出于复合板片60通过卷绕心轴25前进以形成回旋管1的目的，第一边缘3是前缘，第二边缘4是后缘。第一板片6还具有第三边缘16和对向的第四边缘18，它们彼此平行并且垂直于前缘3和后缘4延伸。第一板片6还具有对应于上表面的第一表面28和对应于下表面的对向的第二表面30。
第一板片6的厚度20(T20)定义为第一表面28与第二表面30之间的距离。第一板片6的长度L32由垂直于前缘3和后缘4延伸的第三边缘16和第四边缘18之间的距离限定。第一板片6的长度L32可以是任何尺寸，并且仅受卷绕心轴25的物理尺寸以及待生产的最终回旋管1的所需长度限制。
第一板片6的宽度W24定义为前缘3与后缘4之间的距离。在本发明的上下文中和一般而言回旋管的领域中，术语“宽度”仅指几何体上通常垂直于卷绕心轴25的卷绕轴线X所取的两点之间的数值距离。因此，在本发明的上下文中对“宽度”的谈及仅指理论上的考虑。然而，就本发明而言，第一板片6的宽度W24和第二板片5的宽度W23(在下文中更详细地讨论)是可测量的值，特别是在两个板片5、6结合并进行卷绕操作以形成回旋管1之前。
第二板片5具有彼此平行地延伸的第一边缘7和对向的第二边缘8。在复合板片60通过卷绕心轴25前进以形成回旋管1的情况下，第一边缘7是前缘，而第二边缘8是后缘。后缘8优选地是未刮削的边缘。第二板片5还具有彼此平行并垂直于前缘7和后缘8延伸的第三边缘34和对向的第四边缘36。第二板片5还具有对应于上表面的第一表面38和对应于下表面的对向的第二表面42。
第二板片5的厚度T21定义为第一表面38与第二表面42之间的距离。第二板片5的长度L44由垂直于前缘7和后缘8延伸的第三边缘34和第四边缘36之间的距离限定。第二板片5的长度L44可以是任何尺寸，并且仅受卷绕心轴25的物理尺寸以及待生产的最终回旋管1的所需长度限制。然而，优选地，第二板片5的长度L44与第一板片6的长度L32相同。第二板片5的宽度W23定义为前缘7与后缘8之间的距离。第二板片5可以包括或不包括印刷信息或其它标记。
基于第一板片6的特性来选择和确定第二板片5的最小尺寸，以便确保第一板片6的后缘4将固定到下衬层上并且在回旋管1的制造期间不会松开。因此，第二板片5的尺寸不限于任何特定值，而是基于第一板片6的尺寸而变化。
具体地，第二板片5的厚度T21优选地被选择成使得第二板片5具有足够的强度以便以工业方式处理，从而避免第二板片5在卷制或卷绕以形成回旋管1的过程中撕裂，但是仍然足够薄以用于制造本发明的回旋管1——即，不需要刮削以形成回旋管的板片。当第一板片6具有相对大的厚度T20时，其刚度增加。第二板片5的厚度T21优选地与第一板片6的厚度T20成直接关系地增加。优选地，第二板片5的厚度T21在0.1mm至0.4mm的范围内，更优选地在0.2mm至0.3mm的范围内，最优选为0.2mm。然而，应该理解的是，第二板片5可以具有适于管的回旋卷绕的任何厚度。
从第二板片5的选定厚度T21和用于制造期望的回旋管1的第一板片6的给定厚度T20开始，第一板片6的厚度T20与第二板片5的厚度T21的比率R如下：
R＝T20/T21。
在一个实施例中，第二板片5的厚度T21小于第一板片6的厚度T20，使得第二板片5比第一板片6更柔韧。优选地，比率R在2和5之间。
为了形成复合板片60，将第一板片6和第二板片5组装在一起。如图4所示，在复合板片60中，第二板片5的一部分放置在第一板片6的一部分上，使得第二板片5的前缘7与第一板片的后缘4重叠一最小计算宽度W22，从而形成搭接接缝41(也称为搭接接头)。当第一板片6的厚度T20增加时，其刚度通常也增加，因此，由于比率R的变化，如所计算的，需要第二板片5的更大宽度来形成搭接接缝41。更具体而言，包括前缘7的第二板片5的一部分沿着形成搭接接缝41的第一板片6的整个长度L32以重叠方式布置。第二板片5的下表面42在搭接接缝41的全部长度与第一板片6的上表面28接触。在制造管1的过程中，第一板片6和第二板片5的整个上表面28和38分别涂有粘合剂。第二板片5叠置在第一板片6上，从而使得在搭接接缝41的区域中存在粘合剂，以形成粘合地固定的搭接接缝41。优选地，将相同的粘合剂分别施加到第一板片6的上表面28和第二板片5的上表面38。粘合剂可以是聚乙酸乙烯酯、硅酸钠、淀粉或通常已知适用于形成回旋管的任何粘合剂。
基于上面讨论的比率R来确定通过将第二板片5放置在第一板片6上而实现的搭接接缝41的宽度W22。具体而言，第一板片6与第二板片5之间的重叠部的最小距离W22对应于搭接接缝41的最小计算宽度W22。搭接接缝41的宽度W22是第一板片6的厚度T20与第二板片5的厚度T21之间的比率R的函数。更具体而言，搭接接缝41的最小宽度W22——其对应于如本文将更详细描述的回旋管1的下方包层部分70——满足下式(1)：
W22>R*8mm (1)，
其中R＝T20/T21，并且8mm是方程常数。搭接接缝41的宽度W22对应于第二板片5的在形成回旋管1的卷绕过程中将被缠绕在第一板片6的端部(即，尾部)部分下方的部分，如下所述。
在组装好的复合板片60中，第一板片6的第三边缘16和第四边缘18与第二板片5的第三边缘34和第四边缘36齐平。复合板片60还具有对应于第一板片6的前缘3的第一边缘46，和对应于第二板片5的后缘8的对向的第二边缘48。第一边缘46和第二边缘48彼此平行地延伸。在复合板片60通过卷绕心轴25前进以形成回旋管1的情况下，第一边缘46是前缘，第二边缘48是后缘。复合板片60还具有彼此平行并且垂直于前缘46和后缘48延伸的第三边缘54(包括第一板片6的第三边缘16和第二板片5的第三边缘34)和对向的第四边缘56(包括第一板片6的第四边缘18和第二板片5的第四边缘36)。
复合板片60还具有对应于上表面的第一表面40和对应于下表面的对向的第二表面58。复合板片60的上表面40优选地由第二板片5的上表面38的整个表面区域和第一板片6的上表面28的整个表面区域减去第一板片6的由搭接接缝41覆盖的部分组成。复合板片60的下表面58优选地由第一板片6的下表面30的整个表面区域和第二板片5的下表面42的整个表面区域减去第二板片5的由搭接接缝41覆盖的部分组成。
复合板片60的长度L62由垂直于前缘46和后缘48延伸的第三边缘54和第四边缘56之间的距离限定。为了形成回旋管1，复合板片60优选形成或被切割为长度L62，长度L62对应于待生产的最终回旋管1的所需长度，其仅受用于形成回旋管1的卷绕心轴25的物理尺寸的限制。通过提供切割至一定长度的复合板片60而不是提供首先被切割至一定长度然后组装的单独的第一板片6和第二板片5，可以实现复合板片60的更精确和均匀的几何形状，并因此可以在卷绕心轴25中获得更可靠的卷制过程。复合板片60的宽度W64定义为前缘46与后缘48之间的距离。
然后将图4所示的这样完成或以其它方式组装的复合板片60形成为图1所示的回旋管1。首先，优选用粘合剂涂覆复合板片60的整个上表面40，以在成品回旋管1中将相邻的层彼此固定。优选地，施加至复合板片60的上表面40的相同粘合剂也用于形成搭接接缝41。粘合剂可以是聚乙酸乙烯酯、硅酸钠、淀粉或通常已知适用于形成回旋管的任何粘合剂。
然后，将粘合剂涂覆的复合板片60的前缘46——更具体而言复合板片60的第一板片6的前缘3——送入卷绕心轴25的槽26中(见图4)。然后，使卷绕心轴25沿第一方向A绕纵向轴线X卷绕或旋转。优选地，第一方向A是顺时针方向。也就是说，为了形成回旋管1，第一板片6和第二板片5围绕共同的纵向轴线(例如，纵向轴线X)并且沿相同的旋转方向A(例如，沿顺时针方向)回旋地卷绕。当复合板片60卷绕在心轴25周围时，每个卷绕层称为一个绕层(见图1)。在本发明的上下文中，术语“绕层”或“回旋绕层”实质上是指铺设在心轴或另一板片材料上的角度范围超过350度、优选地刚好超过360度的板片材料的一个圆形层。也就是说，一个回旋绕层相当于围绕管1的一个板片材料的包层(wrap)，使得起点与终点交汇。
在心轴25沿顺时针方向A绕纵向轴线X旋转期间，复合板片60的前缘46保持固定在槽26内，从而致使复合板片60卷绕并包裹在心轴25的外柱面25a周围。更具体地说，当心轴25沿顺时针方向旋转时，第一板片6首先绕心轴25的外柱面25a卷绕，第二板片5随后卷绕在第一板片6的绕层2的顶部上，不需要停止或减慢卷绕心轴25。术语“绕层2”在此仅用作指示下衬绕层，而不是任何特定的单独绕层。心轴25的旋转运动一直持续到复合板片60的整个宽度W64已经被卷绕在心轴25周围。更具体而言，心轴25的旋转运动至少持续到复合板片60的后缘48——更具体而言，第二板片5的后缘8——已被固定到下衬绕层74上。这导致高的生产效率。
当心轴25旋转时，复合板片60的上表面40的多个部位相继与复合板片60的下表面58的多个部位接触，使得涂覆在上表面40上的粘合剂在该粘合剂已实现一定程度的粘性之后将上表面40和下表面58的连续部位粘合在一起。照此，涂覆在复合板片60的上表面40上的粘合剂用于将上覆绕层2的底面固定到下衬绕层2的顶面上。
参照图1，所得的回旋管1具有纵向中心轴线9。所得的回旋管1还包括由第一板片6形成的绕层2和由第二板片5形成的绕层74。更具体地，回旋管1包括第一段66、第二段70和第三段68。第一段66包括第一板片6的多个回旋绕层2。更具体而言，第一段66优选地包括第一板片6的至少两个绕层2。第一板片6的绕层2通过涂覆在复合板片60的上表面40上的粘合剂彼此粘合地固定。
在回旋卷绕管1中，回旋卷绕的第一板片6的前缘3(对应于复合板片60的前缘46)形成管1的内缘，回旋卷绕的第一板片6的后缘4固定在第一板片6的下衬绕层2上。
如图1所示，前缘3具有矩形横截面形状或轮廓，其与相邻的、且更具体而言上覆的绕层2的表面形成阶梯状的外形。类似地，第一板片6的后缘4具有矩形横截面形状或轮廓，其与第二板片5的相邻的、且更具体而言下衬或上覆的绕层74的表面形成阶梯状的外形。这种轮廓与现有技术回旋管(例如，如图3中所示的管)形成对比，现有技术回旋管具有带有细长三角形形状的被刮削的后缘，该后缘相对于相邻绕层逐渐变窄至刀刃。
在通过利用卷绕心轴25卷绕复合板片60来形成回旋卷绕管1的情况下，在第一板片6已被卷绕成形成第一段66的多个绕层2之后，心轴25继续旋转使得第二板片5围绕自身缠绕(以形成如下文进一步详细讨论的第三段68)，并且第二板片5的在搭接接缝41中的部分(即，从第二板片5的前缘7到与第一板片6的后缘4对应的位置)变成位于第一板片6的两个层14、15(也称为包层)之间。因此，回旋管1的第二段70由第一板片6和第二板片5在搭接接缝41的区域中的重叠部分形成。更具体而言，回旋管1的第二段70由第一板片6和第二板片5的直接粘附和重叠的部分形成。第二段70是回旋卷绕管1的位于第一板片6的层与第二板片5的层之间的下方包层部分。更具体而言，下方包层部分70在相当于搭接接缝41的宽度W22的距离上既位于第一板片6的第一包层14的上方又位于第二板片5的回旋绕层74的下方。
下方包层部分70包括第二板片5的前缘7和第一板片6的后缘4并且在第二板片5的前缘7和第一板片6的后缘4之间延伸。更具体而言，下方包层部分70是将第一板片6和第二板片5结合的粘合地固定的搭接接缝41。
随着心轴25继续旋转，第二板片5的一部分继续缠绕在第一板片6的下衬层上一几乎相当于第一板片6单独所能实现的一个圆周(即，一个回旋)的距离，并且缠绕在下方包层部分70上，由此形成第三段68。第三段68因此由缠绕在第一板片6周围并覆在第一板片6上的第二板片5形成。第三段68包括至少一个由第二板片5形成的绕层74，其缠绕在第一板片6的层周围并覆在该层上。更具体而言，第三段68优选地包括第二板片5的至少一个绕层74，其围绕第一板片6的端部直至第一板片6的后缘4(即第二板片5卷绕在心轴25周围超过360度)。应当理解，第三段68可包括第二板片5的多于一个的绕层74。优选地，第二板片的所述至少一个绕层74通过涂覆在复合板片60的上表面40上的粘合剂粘合地固定到第一板片6的下衬层。
第三段68优选地还包括上覆包层部分72。具体而言，当心轴25继续其卷绕操作时，第二板片5的一部分——更具体而言端部部分——在其自身上缠绕以形成回旋卷绕管1的第三段68的上覆包层部分72。具体而言，第二板片5的从对应于第一板片6的后缘4的位置延伸到第二板片5的后缘8的端部部分缠绕在第三段68的所述至少一个回旋绕层74上并覆在回旋绕层74上。因此，上覆包层部分72包括第二板片5的后缘8。在所有复合板片60已经卷起之后，上覆包层部分72通过涂覆在复合板片60的上表面40上的粘合剂粘合地固定到第二板片5的下衬回旋绕层74上，同时心轴继续旋转另一圈或两圈。
就卷绕心轴25的顺时针卷绕运动而言，在完成的回旋管1中，第二板片5的前缘7定位在第一板片6的后缘4的前方并邻近该后缘4。
第二板片5的后缘8(即，复合板片60的后缘48)限定了回旋管1的外部接缝，并且通过涂覆在复合板片60的上表面40上的粘合剂固定到第二板片5的下衬绕层74上。第二板片5的后缘8平行于并且沿着回旋管1的整个长度延伸。一般而言，回旋管1的长度指的是平行于纵向中心轴线9的扩展。纵向中心轴线9优选地对应于第一板片6的绕层2的几何中心。回旋管1可具有可以被容纳在特定的卷绕心轴25上的任何长度。
第二板片5用于将第一板片6的后缘4固定到第一板片6的下衬绕层2上，以防止它从管1弹出。下方包层部分70——更具体而言第二板片5的固定在第一板片6的层14、15之间的部分——防止第二板片5松动，从而保持紧密卷绕的管1并阻止管1的松开。优选地，用于在搭接接缝41处将第二板片5固定到第一板片6的粘合剂与用于确保第一板片6在内部绕层2处自相粘附的粘合剂40相同。
所实现的卷绕回旋管1的尺寸与卷绕心轴25以及第一板片6和第二板片5的尺寸相关。具体而言，回旋管1的内径ID1由复合板片60绕其卷绕的卷绕心轴25的外径决定。更具体而言，回旋管1的内径ID1一般等于卷绕心轴25的外径。
回旋管1的外径OD1一般是由包括第一板片6和第二板片5的复合板片60制成的管1的横截面的平均直径。更具体而言，回旋管1的外径OD1是卷绕心轴25的外径、第一板片6的厚度T20和宽度W24、以及第二板片5的厚度T21和宽度W23的函数。具体而言，当复合板片60绕具有一设定外径的卷绕心轴25缠绕时，复合板片60围绕卷绕心轴25的匝数由第一板片6的宽度W24和厚度T20以及第二板片5的宽度W23和厚度T21决定。围绕卷绕心轴25的第一板片6或第二板片5的每个包层增加了厚度为T20或T21的层，因此有助于形成回旋管1的所需外径OD1。所得到的卷绕回旋管1具有由回旋管1的外径OD1减去回旋管1的内径ID1限定的壁厚T1。
第二板片5的宽度W23通过下式(2)与回旋管1的尺寸相关。更具体而言，第二板片5的宽度W23满足下式(2)：
W23>W22+(π*OD6)+(R*20mm) (2)，
其中R＝T20/T21，20mm是方程常数，并且OD6是在仅由第一板片6形成而没有第二板片5的情况下回旋管的理论外径。也就是说，公式(2)的外径OD6是仅使用第一板片6形成的回旋管的外径。
本领域技术人员应当理解，第二段70(即搭接接缝41)的宽度W22和第二板片5的宽度W23是最小计算尺寸，并且可以根据需要使用更多材料以适合特定终端应用的规范。
因此，根据本发明，通过式(1)(即，W22>R*8mm)来计算第二板片5在重叠接缝41的第一板片6上的定位(即，宽度W22)。然后，通过将使用比率R的三个尺寸相加来计算第二板片5的必要的最小总宽度W23。第一尺寸是重叠接缝41的宽度W22(即，在回旋管1中第二板片5的在下方缠绕第一板片6的部分)。第二尺寸是仅由纸厚度T20的第一板片1绕心轴25的回旋卷绕管而没有第二板片5的下方包层所产生的近似周长(即，π*OD6)。第三尺寸是第二板片5的从一个完整的包层继续在其自身上缠绕的部分的宽度，并且等于比率R乘以20mm。
在一个实施例中，第一板片6由纸材料形成，更优选地由纸板(例如，硬纸板)材料形成。纸板材料具有颗粒，其在一个方向上强于另一方向，类似于木材中的颗粒。第二板片5优选地由材料成分与第一板片6相同的纸材料形成。在一个实施例中，回旋管1卷绕成使得第一板片6的纸板材料的颗粒平行于纵向中心轴线9定向，而固定板片被定向成获得最大的柔性。优选地，第二板片5的纸材料的颗粒以与第一板片6相同的方向和方式定向。由此可以实现低抗压强度和高梁强度。
照此，回旋管1非常适合用作包装行业中的纸管，更具体而言，用作支承柔韧网状材料(例如地毯等)的芯。优选地，本发明的回旋管1是用于传感器装置、更具体而言用于熔融金属加工行业中的一次性传感器装置的承载管。然而，本领域技术人员将理解，本发明的回旋管1可用于需要或将受益于卷绕管的任何应用中。还应当理解，本发明的回旋管1不限于纸或纸板管。
回旋管1的第二板片5的相对小的厚度有助于防止第二板片5的未被刮削的后缘8从复合板片60的下衬卷绕层上剥离，而不需要诸如刮削的研磨处理。回旋管1的构型还防止第一板片6的后缘4从第一板片6的下衬绕层剥离。第一板片6的后缘4上的剥离力——其通常相对于邻近的下衬层或上覆层成近似直角起作用——因此被第二板片5在大表面积(即，第二板片的至少一个回旋74和上覆包层72的面积)上的横向剪切力抵消。
结果，不需要刮削，并且可以以高度环境友好的方式生产回旋管1，其中火灾和***危险降低，制造设备更少，并且生产开支总体上减少。而且，可以制造具有光滑外表面的回旋管1。
图5示出了由不同的回旋卷绕、粘合地固定的复合板片形成的回旋管1’的第二实施例。除了中间层50之外，如本文所述，图5的回旋管1’的结构和构造与图1的回旋管1相同。用于形成回旋管1’的复合板片包括第一板片6’、第二板片5’和第三板片50’。第一板片6’具有作为前缘的第一边缘3’和作为后缘的第二边缘4’。第二板片5’具有作为前缘的第一边缘7’和作为后缘的第二边缘8’。类似于图4的复合板片60的第二板片5，第二板片5’的一部分与第一板片6’的一部分重叠，使得第二板片5’的前缘7’与第一板片的后缘4’重叠一最小计算宽度。第一板片6’和第二板片5’的重叠部分彼此粘合地固定。
类似于回旋管1，图5的回旋管1’包括由第一板片的多个(优选至少两个)回旋绕层2’形成的第一段66’、下方包层部分70’、和由绕第一板片6’缠绕并覆在第一板片6’上的第二板片5’形成的第三段68’。下方包层部分70’的宽度满足式(1)，第二板片5’的宽度满足式(2)：
W22>R*8mm(1)
W23>W22+(π*OD6)+(R*20mm)(2)，
其中R是第一板片6’的厚度与第二板片5’的厚度的比率，8mm是方程常数，20mm是方程常数，并且OD6是回旋管在仅由第一板片6’形成而没有第二板片5’的情况下的理论外径。
然而，与图1的回旋管1不同，图5的回旋管1’还包括第四段80’，其由固定到第一板片6’的下衬回旋绕层2’和第一板片6’的上覆回旋绕层2’上的第三板片50’的至少一个回旋绕层形成。第三板片50’是层叠在第一板片6’的一部分上并且粘合地固定到该部分上的中间板片。中间板片具有作为前缘的第一边缘51’和作为后缘的第二边缘52’。在成品回旋管1’中，中间板片50’从其前缘51’延伸至少一个回旋，然后与其自身重叠至少90度直至其在后缘52’处的最终宽度。中间板片50’的厚度优选小于第二板片5’的厚度。更优选地，中间板片50’的厚度等于第二板片5’的厚度的一半。中间板片50’的后缘52’优选地与第二板片5’的前缘7’间隔开。照此，在复合板片通过卷绕心轴25卷绕以形成回旋管1’的情况下，中间板片50’的后缘52’在第二板片5’的前缘7’之前结束。
中间板片50’由防潮材料制成，该防潮材料例如是塑料或层压件，诸如具有薄铝涂层的纸。在一个实施例中，中间板片50’是铝箔，其厚度为0.05-0.2mm，更优选为0.1mm。中间板片50’用作回旋管1’中的防潮层。图5的含防潮层的回旋管1’的其余结构与图1的回旋管1的结构基本上相同。
现在将参考以下示例描述本发明。所述示例涉及待用作承载管以将传感器(例如热电偶)浸入熔融金属中的本发明的回旋卷绕管。然而，本领域技术人员将理解，本发明的回旋管可用于需要回旋管的任何应用和任何行业中。
示例1：形成如图1所示的回旋管1。第一板片6的厚度T20为0.56mm，宽度W24为715mm。在回旋管1中由第一板片6形成的第一段66的内径ID1为18.1mm。仅由第一板片6形成的回旋管的理论外径OD6为29.5mm。第二板片5的厚度T21为0.2mm，使得计算出的比率R为2.8，计算出的下方包层部分70的最小宽度为22.4mm(即2.8*8mm)，针对第二板片5的一个回旋计算出的距离为92.6mm(即，29.5mm*π)，计算出的上覆包层部分72的宽度为56mm(即2.8*20mm)，并且第二板片5的总最小宽度W23为171mm。复合板片60的总最小宽度W64为863.6mm。
示例2：形成如图1所示的回旋管1。第一板片6的厚度T20为0.6mm，宽度W24为1305mm。在回旋管1中由第一板片6形成的第一回旋段66的内径ID1为18.1mm。仅由第一板片6形成的回旋管的理论外径OD6为36.8mm。第二板片5的厚度T21为0.2mm，使得计算出的比率R为3.0，计算出的下方包层部分70的最小宽度为24mm(即3.0*8mm)，针对第二板片5的一个回旋计算出的距离为115.6mm(即，36.8mm*π)，计算出的上覆包层部分72的宽度为60mm(即3.0*20mm)，并且第二板片5的总最小宽度W23为199.6mm。复合板片60的总最小宽度W64为1480.7mm。
示例3：形成如图1所示的回旋管1。第一板片6的厚度T20为1mm，宽度W24为1250mm。在回旋管1中由第一板片6形成的第一回旋段66的内径ID1为30mm。仅由第一板片6形成的回旋管的理论外径OD6为50mm。第二板片5的厚度T21为0.25mm，使得计算出的比率R为4.0，计算出的下方包层部分70的最小宽度为32mm(即4.0*8mm)，针对第二板片5的一个回旋计算出的距离为157mm(即，50mm*π)，计算出的上覆包层部分72的宽度为80mm(即4.0*20mm)，并且第二板片5的总最小宽度W23为269mm。复合板片60的总最小宽度W64为1487mm。
示例4：形成如图5所示的回旋管1’。第一板片6的厚度T20为0.56mm，宽度W24为715mm。在回旋管1’中由第一板片6’形成的第一回旋段66’的内径ID1为18.1mm。仅由第一板片6’形成的回旋管的理论外径OD6为29.5mm。第二板片5’的厚度T21为0.2mm，使得计算出的比率R为2.8，计算出的下方包层部分70’的最小宽度为22.4mm(即2.8*8mm)，针对第二板片5’的一个回旋计算出的距离为92.6mm(即，29.5mm*π)，计算出的上覆包层部分72的宽度为56mm(即2.8*20mm)，并且第二板片5’的总最小宽度W23为171mm。复合板片的总最小宽度W64为863.6mm。
被施加至第一板片6’的上表面的第三(中间)板片50’的厚度优选为0.1mm。第三板片50’至少定位在第一板片6’的两个层2’之后。第三板片的最小宽度满足下式(3)：
第三板片50’的最小宽度>1.15*(((4*T20)+ID1)*π) (3)，
其中1.15是方程常数，4是方程常数，T20是第一板片6’的厚度，并且ID1是回旋管1’的内径(等于卷绕心轴25的外径)。在示例4中，计算出的第三板片50’的最小宽度为69.7mm。式(3)提供了超过第三板片50’的一个完整回旋的第三板片50’的大约15％的更多材料。然而，应当理解，可以使用更多的材料，并且可以通过调整式(3)以增加方程常数“1.15”来确定。出于计算OD6的目的，第三板片50’被忽略。
第三板片50’也可以被放置在第一板片6’的任意数量的回旋之后，在这种情况下，因式“4*T20”将增加以适应层数。例如，对于第一板片6’的3层之后的起始位置，将通过下式来计算第三板片50’的宽度：1.15*(((6*T20)+ID1)*π)。
本领域的技术人员应该理解的是，可以对以上描述的实施方式做出更改而不脱离其宽泛的发明概念。因此，应该理解的是，本发明并不限于所公开的具体实施方式，而是旨在涵盖如所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的改型。
Claims (17)
1.一种由包括第一板片和第二板片的复合板片形成的回旋卷绕管，所述回旋卷绕管包括：
-由所述第一板片的多个回旋绕层形成的第一段；
-由所述第一板片和所述第二板片的直接粘合并重叠的部分形成的第二段；和
-由缠绕在所述第一板片周围并覆在所述第一板片上的所述第二板片形成的第三段，所述第二段是位于第一板片的层与第二板片的层之间的下方包层部分,
其中，所述第三段由所述第二板片的至少一个回旋绕层形成，所述至少一个回旋绕层覆在所述第一板片的层和所述第二段上，
其中，所述第三段还包括所述第二板片的覆在所述第二板片的所述至少一个回旋绕层上的部分。
2.根据权利要求1所述的回旋卷绕管，其特征在于，所述第二段的宽度W22满足式(1)，所述第二板片的宽度W23满足式(2)：
W22≥R*8mm (1)
W23≥W22+(π*OD6)+(R*20mm) (2)，
其中，R是所述第一板片的厚度与所述第二板片的厚度的比率，并且
其中，OD6是在仅由所述第一板片形成而没有所述第二板片的情况下回旋管的理论外径。
3.根据权利要求2所述的回旋卷绕管，其特征在于，所述第二板片的厚度小于所述第一板片的厚度。
4.根据权利要求3所述的回旋卷绕管，其特征在于，所述比率R在2和5之间。
5.根据前述权利要求中任一项所述的回旋卷绕管，其特征在于，所述第一板片具有第一边缘和对向的第二边缘，所述第一边缘限定所述管的内边缘。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的回旋卷绕管，其特征在于，所述第二板片具有第一边缘和对向的第二边缘，所述第二板片的第二边缘限定所述回旋卷绕管的外接缝，所述下方包层部分包括所述第二板片的第一边缘，所述第三段包括所述第二板片的第二边缘。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的回旋卷绕管，其特征在于，所述下方包层部分是粘合地固定的搭接接缝，所述搭接接缝将所述第一板片和所述第二板片结合。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的回旋卷绕管，其特征在于，所述第一板片由纸材料形成。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的回旋卷绕管，其特征在于，所述第二板片由纸材料形成。
10.一种由包括第一板片、第二板片和第三板片的复合板片形成的回旋卷绕管，所述回旋卷绕管包括：
由所述第一板片的多个回旋绕层形成的第一段；
由所述第一板片和所述第二板片的直接粘合并重叠的部分形成的第二段；
由缠绕在所述第一板片周围并覆在所述第一板片上的所述第二板片形成的第三段，所述第二段是位于所述第一板片的层与所述第二板片的层之间的下方包层部分；和
第四段，其由所述第三板片的被固定在所述第一板片的下衬回旋绕层与所述第一板片的上覆回旋绕层之间的至少一个回旋绕层形成，
其中，所述第三段由所述第二板片的至少一个回旋绕层形成，所述至少一个回旋绕层覆在所述第一板片的层和所述第二段上，
其中，所述第三段还包括所述第二板片的覆在所述第二板片的所述至少一个回旋绕层上的部分。
11.根据权利要求10所述的回旋卷绕管，其特征在于，所述第二段的宽度W22满足式(1)，所述第二板片的宽度W23满足式(2)：
W22≥R*8mm (1)
W23≥W22+(π*OD6)+(R*20mm) (2)，
其中，R是所述第一板片的厚度与所述第二板片的厚度的比率，并且
其中，OD6是在仅由所述第一板片形成而没有所述第二板片的情况下回旋管的理论外径。
12.根据权利要求11所述的回旋卷绕管，其特征在于，所述比率R在2和5之间。
13.根据权利要求11所述的回旋卷绕管，其特征在于，所述第三板片的厚度小于所述第二板片的厚度。
14.根据权利要求10所述的回旋卷绕管，其特征在于，所述第一板片由纸板材料形成。
15.根据权利要求14所述的回旋卷绕管，其特征在于，所述第二板片由纸材料形成，所述第二板片的厚度小于所述第一板片的厚度。
16.根据权利要求10所述的回旋卷绕管，其特征在于，所述第三板片由防潮材料制成。
17.根据权利要求10所述的回旋卷绕管，其特征在于，所述第三板片的其余部分与所述第三板片的所述至少一个回旋绕层重叠一个距离，所述距离为所述第三板片的所述至少一个回旋绕层的圆周的至少90°。
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