JP6810169B2 - 陸上距離を向上させるスルーホールおよび盲ドリル穴のパターンを備えた吸込ロール - Google Patents

Description

［関連出願］
本出願は、２０１６年４月２６日出願の米国仮特許出願第６２／３２７，８４７号からの優先権とその便益とを請求し、これにより、この仮特許出願の開示内容全体を本明細書に援用する。

［発明の分野］
本発明は、概略的には工業用ロール、より詳細には製紙用ロールに関する。

円筒形ロールは、いくつかの工業用途、特に製紙関連用途で利用される。そのようなロールは、一般的には、ロールが、高い動荷重および高温と、侵食性または腐食性を有する化学薬剤とに曝される可能性のある厳しい環境で使用される。一例として、典型的な製紙工場では、ロールは、繊維状のウェブシートを処理ステーションの間で輸送するためだけでなく、プレスセクションおよびカレンダロールの場合には、ウェブシート自体を加工処理して紙にするためにも使用される。

製紙機械は、（加圧フェルトなどの）ベルトおよび／または繊維ウェブから水分を引き出すために機械の中のさまざまな位置に配置される１つまたは複数の吸込ロールを含むことができる。各吸込ロールは通常、複数の穴がそれを通って半径方向に延在しているポリマーカバーによって被覆された金属製シェルから構築される。真空圧が、吸込ロールシェルの内部に位置付けられた吸込ボックスを用いて加えられる。水は、半径方向に延在する穴に吸い込まれ、それらが吸込帯から出て行った後、穴から遠心力で移動される、または吸込ロールシェルの内部から、適切な流体導管または配管を通って輸送される。穴は通常、一連の複数の穴を同時に形成するマルチビットドリルにより格子状のパターンに形成される（例えばドリルは、５０個の一直線に並んだ穴を同時に形成することができる）。多くの格子パターンでは、穴の行および列がロールの縦軸に対して斜めになるように、穴が配置される。吸込ロールについての追加の情報は、２０１６年３月１７日公開の米国特許公開第２０１６／００７６２００号公報に記載されており、これにより、同公報の開示内容全体を本明細書に援用する。

また、吸込ロールのなかには、排水を補助するよう、盲ドリル穴（blind drilled holes）がロールカバーに含まれるものがある。ロールカバーの性能を向上させる吸込穴および盲ドリル穴のパターンを提供することが望ましい場合がある。

第１の態様として、本発明の実施形態は、工業用ロールに着眼する。工業用ロールは、外面および内部ルーメンを有する実質的に円筒形のシェルと、シェル外面の上に円周方向に載っているポリマーカバーであって、シェルおよびカバーが、ルーメンと大気との間に流体連通を提供する複数のスルーホールを有し、カバーは複数の盲ドリル穴を有する、ポリマーカバーとを備え、これらのスルーホールと盲ドリル穴とは、次のパターンに配置されている。
（ａ）スルーホールは、ロールの縦軸に対して垂直である平面に対する斜角を画定するように並んで配置され、
（ｂ）スルーホールの一つの並びは、隣接するスルーホールの並びからオフセットされ、並び間のオフセットは約２０から４０度の角度を画定し、
（ｃ）盲ドリル穴は、スルーホールの並びの間に位置するように並んで配置され、
（ｄ）盲ドリル穴の一つの並びは、隣接する盲ドリル穴の並びからわずかにオフセットされ、並び間のオフセットは、スルーホールにより画定された角度と同様の角度を画定し、
（ｅ）盲ドリル穴の各々は、最も近い３つのスルーホールにより画定された三角形の略中心に位置する。

第２の態様として、本発明の実施形態は、工業用ロール用の円筒形のポリマーカバーに着眼し、該カバーは複数のスルーホールおよび複数の盲ドリル穴を含み、これらのスルーホールと盲ドリル穴とは、次のパターンに配置されている。
（ａ）スルーホールは、カバーの縦軸に対して垂直である平面に対する斜角を画定するように並んで配置され、
（ｂ）スルーホールの一つの並びは、隣接するスルーホールの並びからオフセットされ、並び間のオフセットは約２０から４０度の角度を画定し、
（ｃ）盲ドリル穴は、スルーホールの並びの間に位置するように並んで配置され、
（ｄ）盲ドリル穴の一つの並びは、隣接する盲ドリル穴の並びからわずかにオフセットされ、並び間のオフセットは、スルーホールにより画定された角度と同様の角度を画定し、
（ｅ）盲ドリル穴の各々は、最も近い３つのスルーホールにより画定された三角形の略中心に位置する。

第３の態様として、本発明の実施形態は、工業用ロールに着眼し、工業用ロールは、外面および内部ルーメンを有する実質的に円筒形のシェルと、シェル外面の上に円周方向に載っているポリマーカバーとを備える。シェルおよびカバーが、ルーメンと大気との間に流体連通を提供する複数のスルーホールを有し、カバーは、複数の盲ドリル穴を有し、これらのスルーホールと盲ドリル穴とは、次のパターンに配置されている。
（ａ）スルーホールは、ロールの縦軸に対して垂直である平面に対する斜角を画定するように並んで配置され、
（ｂ）スルーホールの一つの並びは、隣接するスルーホールの並びからオフセットされ、
（ｃ）盲ドリル穴は、スルーホールの並びの間に位置するように並んで配置され、
（ｄ）盲ドリル穴の一つの並びは、隣接する盲ドリル穴の並びからわずかにオフセットされ、並び間のオフセットは、スルーホールにより画定された角度と同様の角度を画定し、
（ｅ）盲ドリル穴の各々は、最も近い３つのスルーホールにより画定された三角形の略中心に位置する。

本発明の実施形態によるカバーを有する吸込ロールのゲージ図である。 図１のロールおよびロールカバーがドリルを用いて穿設されているゲージ斜視図である。 図１のロールカバーの吸込穴および盲ドリル穴のパターンを大幅に拡大した図である。

以下に添付の図面を参照しながら、本発明をより詳細に説明してゆく。本発明は、図示する実施形態に限定されるようには意図されておらず、むしろ、これらの実施形態は、本発明を当業者に十分にかつ完全に開示することを目的とするものである。図面では、類似の番号は、全体を通して類似の要素を指している。いくつか構成要素の厚さおよび寸法は、明瞭になるように誇張されている場合がある。

特に定義されない限り、本明細書で使用される全ての技術的および科学的用語は、本発明が属する技術の当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書における発明の記述で使用される用語は、特有の実施形態を説明するためのものにすぎず、本発明を制限することを目的とするものではない。本発明の説明および添付の請求の範囲で使用されるように、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、コンテキストが特に明示しない限り、複数形も含むように意図されている。ここで使用しているように、「および／または」という用語は、関連する列挙品目の１つまたは複数のありとあらゆる組合せを含む。使用される場合、「取り付けられた」、「接続された」、「相互接続された」、「接触している」、「結合された」、「搭載された」などの用語は、特に明記しない限り、要素間の直接的または間接的な取り付けまたは接触を意味することができる。

次に図を参照すると、概括的に２０と称される吸込ロールが、図１に示される。吸込ロール２０は、中空円筒形のシェルまたはコア２２と、シェル２２を取り囲むカバー２４（通常１つまたは複数のポリマー材料で作られる）とを含む。シェル２２（図２参照）は通常、ステンレス鋼または青銅などの耐腐食性金属材料で作られる。吸込ボックス（図示せず）は通常、シェル２２のルーメンの中に配置されて、シェル２２およびカバー２４の穴を介して陰圧（すなわち吸引力）を加える。一般的に、シェル２２は、カバー２４のスルーホール８２と後に位置合わせされるスルーホールをすでに含んでいる。例示的なシェルと吸込ボックスの組合せは、Ｈｕｔｔｕｎｅｎによる米国特許第６，３５８，３７０号で図と共に説明されており、これにより、同特許開示内容の全体を本明細書に援用する。

カバー２４は、吸込ロールと使用するのに適切であると当業者に認識される、任意の形状をとることができ、何らかのポリマー材料および／またはエラストマー材料で作られることができる。例示的な材料には、天然ゴム、ネオプレン、スチレン−ブタジエン（ＳＢＲ：Ｓｔｙｒｅｎｅ−ｂｕｔａｄｉｅｎｅ）、ニトリルゴムなどの合成ゴム、クロロスルホン化ポリエチレン（「ＣＳＰＥ：Ｃｈｌｏｒｏｓｕｌｆｏｎａｔｅｄ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ」、商品名ＨＹＰＡＬＯＮとしても知られている）、ＥＤＰＭ（エチレン−プロピレンジエン単量体で作られたエチレン−プロピレン三量体に付与された名前）、エポキシ、およびポリウレタンが含まれる。多くの例において、カバー２４は、多層を備える。図２は、内側ベース層４２ａ、外側ベース層４２ｂ、および表面ストック層７０が適用されていることを示す。ベース層および表面ストック層４２ａ、４２ｂ、７０の間の「連結」層、およびシェル２２と内側ベース層４２との間の接着層などの追加的な層が、さらに含まれる場合もある。カバー２４は、補強材、充填材、添加物などをさらに含むことができる。例示的な追加材料は、Ｓｔｅｐｈｅｎｓによる米国特許第６，３２８，６８１号、Ｊｏｎｅｓによる同第６，３７５，６０２号、およびＧｕｓｔａｆｓｏｎによる同第６，９８１，９３５号に記載されており、これにより、これらの特許それぞれの開示内容全体を本明細書に援用する。

カバー２４は穴パターンを有し、穴パターンは、スルーホール８２および盲ドリル穴８４を含む。図３で分かるように、
（ａ）スルーホール８２は、ロール２０の縦軸に対して垂直である平面に対する斜角θ（一般的に約５から２０度の間）を画定するように並んで配置され、
（ｂ）スルーホールの一つの並び８２ａは、隣接するスルーホールの並び８２ｂからオフセットされ、並び間のオフセットは約２０から４０度の角度αを画定し、
（ｃ）盲ドリル穴８４は、スルーホール８２の並び間に位置するように並んで配置され、
（ｄ）盲ドリル穴の一つの並び８４ａは、隣接する盲ドリル穴の並びからわずかにオフセットされ、並び間のオフセットは、スルーホール８２により画定された角度と同様の角度を画定し、
（ｅ）盲ドリル穴８４の各々は、最も近い３つのスルーホール８２により画定された三角形Ｔの中心に位置する（例えば、盲ドリル穴８４’は、スルーホール８２ｂの並びのスルーホール８２’, ８２”およびスルーホール８２ａの並びのスルーホール８２”’によって画定される三角形の中心に位置している）、穴パターンである。この位置決めにより、盲ドリル穴８４の各並びの間隔が、隣接するスルーホール８２の並びとは異なるようにする。一実施形態では、盲ドリル穴８４の或る並び（例えば、並び８４ａ）は、一方の隣接するスルーホール８２の並び（例えば、並び８２ａ)から約１．８から２．２倍の間で、その他方の隣接するスルーホール８２の並び（例えば、並び８２ｂ）よりも遠い。これらの並びの位置は、穴の中心線から計測したものである。

本パターンにより、従来のパターンにはない利点を実現することができる。従来の設計と比べ、スルーホール８２と盲ドリル穴８４両方の寸法を大きくすることができる。穴８２、８４間の陸上距離（land distance）は、一般的には穴パターン設計において制限のある因子であり、所与のロールおよびロールカバーのために、最小陸上距離を必要とする。本パターンでは、盲ドリル穴８４と３つの周りのスルーホール８２との間の最小陸上距離が不自由なく満たされ、より大きいスルーホール８２および／または盲ドリル穴８４を使用することが可能である。その結果、より大きい穴８２および８４を使用することでロールカバー２４の空き領域を増大させることができ、性能を向上させることができる。加えて、より大きい穴８２および８４を使用することで、カバー２４が、吸込ロールの性能の問題になり得る穴８２および８４の詰まりに悩まされる可能性を低くすることができる。

吸込ロール２０用のカバーは、幾通りもの方法で処理されることができる。表面ストック層７０が硬化処理された後、スルーホール８２および盲ドリル穴８４が、カバー２４に形成され、スルーホール８２がシェル２２にすでに形成されていない場合には、さらにそこに形成される。スルーホール８２および盲ドリル穴８４は、当業者に知られている任意の技術で形成されることができるが、しかし、図２に示されているように、マルチビットドリル８０を用いて形成されれば好ましい（ドリルの一例は、イタリア、ポルデノーネのＳａｆｏｐから入手可能なＤＲＩＬＬＭＡＴＩＣ機械である）。

前述の内容は、本発明の例証を示しており、それを制限するものとして解釈されるべきではない。本発明の例示的な実施形態を記載してきたが、当業者であれば容易に理解されるように、例示的な実施形態に、本発明の新規な教示および利点から実質的に逸脱することなく多くの修正を加えることが可能である。したがって、全てのそのような修正は、特許請求の範囲において画定される本発明の範囲に含まれるように意図されている。本発明は、以下の特許請求の範囲によって画定され、特許請求の範囲の等価物がそれに含まれる。

Claims (14)

1. 外面および内部ルーメンを有する実質的に円筒形のシェルと、
   前記シェル外面の上に円周方向に載っているポリマーカバーであって、前記シェルおよびカバーが、前記ルーメンと大気との間に流体連通を提供する複数のスルーホールを有し、前記カバーは複数の盲ドリル穴を有する、ポリマーカバーと、
   を備える工業用ロールであって、
   （ａ）複数の前記スルーホールは、前記ロールの縦軸に垂直な平面に対して斜角をなして延びる第1の線上に配列されるように、一つのスルーホールの並びが設定され、前記第１の線に平行な第２の線上に配列されるように、隣接するスルーホールの並びが設定され、
   （ｂ）前記一つのスルーホールの並びは、前記隣接するスルーホールの並びからオフセットされ、前記一つのスルーホールの並びを構成する所定のスルーホールと、前記隣接するスルーホールの並びを構成するスルーホールのうち、前記所定のスルーホールに対して最も近くに位置するスルーホールとを結ぶ第３の線を画定し、並び間の前記オフセットは、前記一つのスルーホールの並びの方向に垂直な線に対して、前記第３の線が２０〜４０度の角度を画定するように設定され、
   （ｃ）前記盲ドリル穴は、前記スルーホールの並びの間に位置するように並んで配置され、
   （ｄ）一つの前記盲ドリル穴の並びは、隣接する前記盲ドリル穴の並びからオフセットされ、並び間の前記オフセットは、前記スルーホールにより画定された角度と同様の角度を画定するように設定され、
   （ｅ）前記盲ドリル穴の各々は、最も近い３つのスルーホールにより画定された三角形の略中心に位置する、パターンに前記スルーホールおよび前記盲ドリル穴が配置される、工業用ロール。
2. 前記盲ドリル穴の各々は、第２の隣接するスルーホールの並びよりも、第１の隣接するスルーホールの並びに近い、請求項１に記載の工業用ロール。
3. 前記盲ドリル穴の各々は、第２の隣接するスルーホールの並びよりも、第１の隣接するスルーホールの並びに１．８から２．２倍の間で近い、請求項２に記載の工業用ロール。
4. 前記工業用ロールは、製紙機械の吸込ロールである、請求項１に記載の工業用ロール。
5. 前記スルーホールにより画定される前記斜角は、５から２０度の間である、請求項１に記載の工業用ロール。
6. 工業用ロール用の円筒形のポリマーカバーであって、該カバーは複数のスルーホールおよび複数の盲ドリル穴を含み、
   （ａ）複数の前記スルーホールは、前記ロールの縦軸に垂直な平面に対して斜角をなして延びる第1の線上に配列されるように、一つのスルーホールの並びが設定され、前記第１の線に平行な第２の線上に配列されるように、隣接するスルーホールの並びが設定され、
   （ｂ）前記一つのスルーホールの並びは、前記隣接するスルーホールの並びからオフセットされ、前記一つのスルーホールの並びを構成する所定のスルーホールと、前記隣接するスルーホールの並びを構成するスルーホールのうち、前記所定のスルーホールに対して最も近くに位置するスルーホールとを結ぶ第３の線を画定し、並び間の前記オフセットは、前記一つのスルーホールの並びの方向に垂直な線に対して、前記第３の線が２０〜４０度の角度を画定するように設定され、
   （ｃ）前記盲ドリル穴は、前記スルーホールの並びの間に位置するように並んで配置され、
   （ｄ）一つの前記盲ドリル穴の並びは、隣接する前記盲ドリル穴の並びからオフセットされ、並び間の前記オフセットは、前記スルーホールにより画定された角度と同様の角度を画定するように設定され、
   （ｅ）前記盲ドリル穴の各々は、最も近い３つのスルーホールにより画定された三角形の略中心に位置する、パターンに前記スルーホールおよび前記盲ドリル穴が配置される、
   ポリマーカバー。
7. 前記盲ドリル穴の各々は、第２の隣接するスルーホールの並びよりも、第１の隣接するスルーホールの並びに近い、請求項６に記載のポリマーカバー。
8. 前記盲ドリル穴の各々は、第２の隣接するスルーホールの並びよりも、第１の隣接するスルーホールの並びに１．８から２．２倍の間で近い、請求項７に記載のポリマーカバー。
9. 前記スルーホールにより画定される前記斜角は、５から２０度の間である、請求項６に記載のポリマーカバー。
10. 外面および内部ルーメンを有する実質的に円筒形のシェルと、
    前記シェル外面の上に円周方向に載っているポリマーカバーであって、前記シェルおよびカバーが、前記ルーメンと大気との間に流体連通を提供する複数のスルーホールを有し、前記カバーは複数の盲ドリル穴を有する、ポリマーカバーと、
    を備える工業用ロールであって、
    （ａ）複数の前記スルーホールは、前記ロールの縦軸に垂直である平面に対して斜角をなして延びる第1の線上に配列されるように、一つのスルーホールの並びが設定され、前記第１の線に平行な第２の直線上に配列されるように、隣接するスルーホールの並びが設定され、
    （ｂ）前記一つのスルーホールの並びは、前記隣接するスルーホールの並びからオフセットされ、前記一つのスルーホールの並びを構成する所定のスルーホールと、前記隣接するスルーホールの並びを構成するスルーホールのうち、前記所定のスルーホールに対して最も近くに位置するスルーホールとを結ぶ第３の線を画定し、並び間の前記オフセットは、前記一つのスルーホールの並びの方向に垂直な線に対して、前記第３の線が２０〜４０度の角度を画定するように設定され、
    （ｃ）前記盲ドリル穴は、前記スルーホールの並びの間に位置するように並んで配置され、
    （ｄ）一つの前記盲ドリル穴の並びは、隣接する前記盲ドリル穴の並びからにオフセットされ、並び間の前記オフセットは、前記スルーホールにより画定された角度と同様の角度を画定するように設定され、
    （ｅ）前記盲ドリル穴の各々は、最も近い３つのスルーホールにより画定された三角形の略中心に位置する、パターンに前記スルーホールおよび前記盲ドリル穴が配置される、
    工業用ロール。
11. 前記盲ドリル穴の各々は、第２の隣接するスルーホールの並びよりも、第１の隣接するスルーホールの並びに近い、請求項１０に記載の工業用ロール。
12. 前記盲ドリル穴の各々は、第２の隣接するスルーホールの並びよりも、第１の隣接するスルーホールの並びに１．８から２．２倍の間で近い、請求項１１に記載の工業用ロール。
13. 前記工業用ロールは、製紙機械の吸込ロールである、請求項１０に記載の工業用ロール。
14. 前記スルーホールにより画定される前記斜角は、５から２０度の間である、請求項１０に記載の工業用ロール。