具有聚合物保持装置的刮刀、包括该刮刀的刮刀架以及用于在刮刀上提供保持装置的方法

摘要

公开了一种刮刀，该刮刀包括刮刀表面和至少一个成形特征件，所述成形特征件由聚合物材料形成，并且设置成帮助用刮刀架保持刮刀。

说明书

优先权

本申请要求2018年8月31日提交的美国临时专利申请第62/725,459号和2018年9月12日提高的美国临时专利申请第62/730,302号的优先权，其公开内容通过引用以其全文纳入本文。

背景技术

本发明总体上涉及在工业加工机器中使用的刮刀(doctor blade)，并且具体涉及在造纸、工业加工、卷幅转换、印刷和其它使用刮刀的行业中用于将刮刀保持在刮刀架中的保持特征件。

刮刀主要用于造纸和卷幅转换机器上，以清洁辊表面上的污染物或去除水或其他液体。另外，在某些应用中，刮刀用于在机器启动期间以及发生产品破裂/发生压折时取出和/或引导产品。刮刀被保持在称为刮刀架的刮刀支撑装置中。当前工业标准刮刀架使用附接到顶板上并在其间形成腔室的下指状物(finger)或颚状物(jaw)型刮刀保持构件。刮刀的一端保持在腔室中，并且顶板和下颚状物构件协作以使刮刀保持抵靠辊。传统上，刮刀(blade)安装有金属铆钉、垫圈(washer)和弹簧夹，以在运行期间牢固保持在合适位置。

例如，图1A显示出插入刮刀架(doctor blade holder)12中顶板14和下颚状物16之间的刮刀10。在刮刀10的后端10a处是保持装置18，该保持装置18包括用铆钉18b和垫圈18c固定至刮刀10的弹簧夹18a。弹簧夹18a被压缩以装配到顶板14和下颚状物16的指状部分16a之间的开口中。

图1B显示了处于操作位置的刮刀10，其中刮刀10的后端10a保持在形成于顶板14和下颚状物16之间的腔室15内。使弹簧夹18a抵靠顶板14的力促使刮刀10的刮除端10b旋转成向上倾斜的位置以正确取向，从而与辊R接合。在许多应用中，特别是对于具有柔软合成覆盖物的辊而言，该刮刀向上倾斜的位置是必需的，以防止在装载刮刀期间损坏辊覆盖物。

另一方面，图1C显示了不期望的情况，可能导致辊覆盖物损坏，其中由于缺少或过度展平的弹簧夹18a或对于应用而言过薄的顶部垫圈18c，刮刀10处于向下倾斜的位置。在该位置处，刮刀10的刮除端10b可能会挖入并损坏辊R、刮刀10、保持装置18或刀架(bladeholder)12。另外，弹簧夹18a可被压缩至刮刀10可能没有固定至刀架12中的程度，并且当刮刀10从辊R抽离时，弹簧夹18a可能掉出刮刀架12。

在实践中，当弹簧夹在刮刀插入过程期间或在刮刀反复接合/脱离后永久展平时，就会出现此问题。一旦展平，这些弹簧夹就无法再将刮刀保持在正确的向上倾斜的位置。此外，展平的弹簧夹可能导致刮刀从刮刀架上掉落，可能导致对附近人员的伤害或损坏加工机械。在刮刀更换和使用期间，弹簧夹的锋利边缘也可能切入刀架顶板的下侧，永久损坏刀架的顶板。

保持叶片的常规铆钉/垫圈/弹簧夹法需要许多不同的铆钉长度、垫圈厚度的组合，以适应各种刮刀厚度，所述刮刀厚度范围通常可以为约0.25mm至4.0mm。弹簧夹的典型安装方法包括在刮刀中冲压或机械加工用于各组件的孔；将铆钉插入相应的孔中；将弹簧夹安装到铆钉的杆上；将垫圈添加至各铆钉杆，然后在其余铆钉杆上进行锤击，以将夹子锁定在刮刀上。在某些情况下，不需要弹簧夹，仅铆钉就能将刮刀保持在适当位置。或者，该方法手动进行是非常劳动密集型的，而自动化则非常昂贵。

此外，如图2所示，用铆钉18b/c固定弹簧夹18的过程在刮刀20上施加了很大的应力，刮刀20可能由多层层压而成。在通过冲压或机械加工在刮刀20中制造孔时，或者当使用重复打击或强大压力在铆钉上锤击时，应力断裂可能引入了孔22中和其周围。该过程还可能导致区域24的刮刀层之间分层，再次削弱了刮刀的结构。一旦引入裂缝或分层，运行期间的振动和重复应力会传播裂缝和分层，这会显著削弱刮刀并最终导致刮刀故障。

常规的金属铆钉、垫圈和弹簧夹在运行期间还具有松动和脱落的趋势。当碎块或碎片卡在机械的运动部件中时，这种情况以及叶片故障会导致对加工机械的严重破坏。

由于与使用铆钉、垫圈和弹簧夹的常规刮刀保持相关的上述缺陷和问题，仍然需要一种改进的、成本更低、更安全且更可靠的刮刀保持装置。

发明内容

根据实施方式，本发明提供了一种刮刀，该刮刀包括刮刀表面和至少一个成形特征件，所述成形特征件由聚合物材料形成，并且设置成帮助用刮刀架保持刮刀。

根据另一实施方式，本发明提供了包括刮刀架、顶板和刮刀的刮刀架体系，所述刮刀包括在其上的聚合物成形特征件，所述聚合物成形特征件设置成帮助将刮刀保持在刮刀架和顶板之间。

根据另一实施方式，本发明提供一种提供刮刀的方法，所述方法包括如下步骤：将由聚合物材料形成的至少一个成形特征件施加至刮刀表面上，其中，至少一个成形特征件设置成帮助用刮刀架保持刮刀。

发明详述

将参照附图对以下说明进行进一步理解，其中：

图1A-1C显示了处于与刀架接合的各种状态下的现有技术的刮刀保持装置的示意性侧视图；

图2显示了现有技术导致的可能损坏的示意性等距视图；

图3显示了本发明示例性实施方式的说明性等距视图；

图4A-4C显示了本发明的刮刀保持特征件的各种放置选项的示意性侧视图；

图5A和图5B分别显示了本发明多个实施方式的刮刀和刀架的示意性侧视图；

图6A–6H显示了本发明各种实施方式的突起形状的说明性示意图；

图7A–7D显示了本发明各种实施方式的突起构造的说明性示意图；

图8A和8B显示了第一安装过程的说明性示意图；

图9A-9C显示了第二安装过程的说明性示意图；

图10显示了第一突起施加过程的说明性示意图；

图11显示了第二突起施加过程的说明性示意图；并且

图12A-12C显示了突起模具的说明性示意图。

所示附图仅用于说明目的。

发明详述

本发明克服了现在与常规类型的刮刀保持装置有关的问题。本发明的实施方式消除了需要对刮刀进行冲孔、铆接、打埋头孔和夹持的需要，并且具有改变刮刀精加工的潜力。

根据多个实施方式，本发明提供了以受控方式将聚合物材料分配至刮刀上，以提供预定尺寸的快速设定或固化的液滴或行，在刮刀表面上形成稳定的突起。如图3所示，图2的弹簧夹和铆钉已被按钮32和条形物34形状的表面附接突起代替。以非破坏性方式施加这些按钮32和条形物34，允许合适的刮刀保持、同时提高了刮刀保持特征件的安全性和可靠性。

本发明的三个实施方式的刮刀保持特征件可以三种主要构造定位。如图4A所示，顶表面突起48t从刮刀40的顶表面40t开始延伸。顶部突起接触刀架42的顶板44，而下颚状物46的指状物46a接触了刮刀40的下表面40b，防止刮刀40从刀架46上掉落。

在图4B，刮刀40具有从刮刀40顶表面40t开始延伸的顶部突起48t以及从刮刀40底表面40b开始延伸的底部突起48b。刮刀40与顶部突起和底部突起48a/b的组合厚度通过总高度大于顶板44与下颚状物46的指状物46a之间距离来防止刮刀掉落。

图4C显示了仅底部突起48b从刮刀40突出的实施方式。在该构造中，刮刀40和底部突起48b的总高度必须大于顶板44与下颚状物46的指状物46a之间距离，以防止刮刀掉出刀架42。

如图5A和5B所示，不管提供突起的是哪种构造，刮刀保持特征件58的主要特征是刮刀40和突起48的总高度h

突起可以多种方式成形。图6A-6D提供了示例性的液滴或按钮形状，图6E-6H提供了示例性的条形物形状。具体来说，图6A、6B、6C和6D分别显示了球形/椭圆形、圆柱形、截头圆锥形和具有穹顶的圆柱形的按钮。图6E、6F、6G和6H显示了图6A、6B、6C和6D的细长版本按钮的条形物。

如图7A-7D所示，突起可以以各种构造设置在到刮刀70的后边缘70a上。例如，在图7A中，如图6F所示的细长圆柱体形状沿着刮刀70连续扩展。在图7B中，如图6B所示的圆柱体按钮沿着刮刀70以连续间隔扩展。在图7C中，细长圆柱体78c的长度沿着刮刀70以周期性间隔扩展。在图7D中，圆柱体组78d沿着刮刀70以周期性间隔扩展。

用于突起的材料的弹性通常比现有技术的弹簧夹更低，这使得通过压缩顶板和下颚状物之间的突起以从前部安装刮刀是不理想的，因为公差对于确保刮刀留在刀架中是相当重要的。图8A和图8B中显示了一种安装选择，其中，具有突起88c连续行的刮刀80并未提供进入下颚状物86的间隙，并且必须如图8B所示从侧面滑入。注意，尽管突起显示为按钮的连续行，但是当突起显示为沿着刮刀扩展的一个或多个条形物时，也可能会发生。

或者，如图9A至9C所示，如果不连续的突起组98d(显示为按钮，但也可以是条形物)之间的间隔d

突起可以多种方式施加至刮刀。如图10所示，施涂器104可用于以离散体积(如按钮108a)或扩展体积(例如，条形物108b)将材料向下施加至刮刀100上。一旦在刮刀上，使用固化装置106使得突起材料硬化或以其他方式使该材料硬化和/或更永久地粘结至刮刀上。

如图11所示，另一种施涂方法使用模具114，经该模具可以分配已知体积的材料并在其中使材料成形，其中，从模具中脱模的材料具有足够的硬度以保持其形状，直到该材料能够通过固化装置116进行固化。在固化之前，模具可以利用热量使材料部分硬化，或者可以将材料保持足够的时间，以在材料脱模前使材料部分硬化。

如图12A至12E所示，可以将材料模具制成各种形状以适应不同的突起形状。例如，图12A、12B、12C和12D分别显示出了分别产生突起128a、128b、128c、128d和128e的模具124a、124b、124c、124d和124e。各模具可选地具有材料孔口127，该材料孔口127将材料引入模具中以进行成形和初始硬化。或者，可以使模具压靠在通过施涂器(如图10中的施涂器104)铺设的材料上，其中，上所述材料通过该模具成形并硬化。模具可以通过常规方式进行加热以提供热硬化。

可以选择各种材料以提供所需性质。例如，可UV固化聚合物材料可以在作为固化装置的UV灯下进行快速固化。该方法包括将可UV固化聚合物以预定的尺寸或形状沉积或分配到刮刀上。随后，沿着单个刮刀、一系列连接的刮刀或刀片材料圈的长度重复该过程，其中，在UV发射灯下，聚合物材料在数秒内固化。或者，可以使用在冷却时变硬的熔融热塑性树脂。另一选择是使用可LED灯固化聚合物材料，同时以助留剂形式将热塑性预制件熔合至刮刀上提供了获得相同结果的另一种方法。

使用的典型树脂是改性丙烯类树脂，特别是单组分高速固化树脂、高性能热塑性树脂或速凝树脂(snap-cure resin)。树脂必须具有与刮刀表面形成非常牢固粘结力的能力，具有例如150℃的工作温度能力，具有足够粘度以在固化之前保持其形状、能够固化或快速设置以及具有韧性和暴露于水、腐蚀性或酸性溶液以及其他苛刻条件下的耐久性。

固化的聚合物突起的宽度通常为0.125至0.500英寸，高度为0.020至0.250英寸。固化的聚合物细长形状的宽度通常为0.125至0.500英寸，高度为0.020至0.250英寸，并且长度是其宽度的1至50倍，或者沿着刮刀的整个长度连续。

连接的刮刀既包括机械连接在一起的刀片材料长度，也包括具有容易断裂或破损的穿孔或带槽接头(scored joint)的单一长度的刀片材料，从而在加工后产生个体刮刀长度。

本发明的重要优点是其将消除生产过程的昂贵的劳动密集型冲压和标准铆接，并且将导致可应用于纸张和工业刮刀应用的更简单、更快和明显更有效的操作。其还将提供一种干净、干燥的方法，使用无灰尘的刮刀保持辅助装置。另外，本发明消除了源自冲压孔的任何有害的裂纹传播或分层的可能性。另一个优点是，如果铆钉脱落或离开刮刀，与传统的金属铆钉相比，聚合物铆钉对辊覆盖物或机器毡和织物的损害较小。

本领域技术人员将理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可对上述公开的实施方式进行许多修改和改变。

权利要求书见所附。