Сердечниковый элемент для рулона впитывающего листового материала

Изобретение относится к области хранения и выдачи рулонных листовых материалов. Полый цилиндрический сердечниковый элемент выполнен с возможностью поддерживания рулона впитывающего листового материала. Сердечниковый элемент содержит центральную ось, внешнюю цилиндрическую поверхность и внутреннюю цилиндрическую поверхность. Внутренняя цилиндрическая поверхность содержит средство зацепления. Средство зацепления выполнено с возможностью вращательного блокирования сердечникового элемента. Средство зацепления содержит по меньшей мере одно продолговатое углубление и/или выступ. Углубление и/или выступ проходят спирально вдоль внутренней цилиндрической поверхности. По меньшей мере один продолговатый выступ проходит в направлении центральной оси. Обеспечивается возможность вращательного блокирования рулона на вале выдачного устройства, скорость и простота замены сердечникового элемента. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к полому цилиндрическому сердечниковому элементу, выполненному с возможностью поддерживания рулона впитывающего листового материала, причем сердечниковый элемент содержит центральную ось, внешнюю цилиндрическую поверхность и внутреннюю цилиндрическую поверхность. Изобретение также относится к рулону впитывающего листового материала, намотанному на сердечниковый элемент и поддерживаемому им, а также к узлу выдачного устройства, содержащему выдачное устройство, несущее рулон с полым цилиндрическим сердечниковым элементом.

Предпосылки создания изобретения

Одна проблема, часто возникающая во время использования выдачного устройства для листового материала, заключается в отсутствии легковидимого переднего конца листового материала. В этом случае пользователь должен искать передний конец и после этого вытягивать листовой материал из рулона и наружу из выдачного устройства. Известно выдачное устройство с функциями электрической подачи переднего конца, и подача листового материала, например, начинается при обнаружении пользователя посредством датчика приближения, или передний конец листового материала автоматически подается из выдачного устройства после вытягивания листового материала пользователем. Тем не менее, такие выдачные устройства требуют электрической энергии, которая обычно подается посредством присоединения к сети электропитания, или посредством системы хранения электрической энергии, включающей в себя батареи. Присоединение к сети электропитания является затратным и ограничивает место установки, а батареи нужно регулярно заменять.

Эти проблемы решены в документе US 2010/0051737 A1, в котором описано выдачное устройство для рулонного материала с аккумулированием энергии. Посредством рекуперации энергии от пользователя, который вытягивает листовой материал, подача переднего конца листового материала возможна без присоединения к внешней сети электропитания или без батарей, которые нужно регулярно менять.

Краткое изложение сущности изобретения

Целью настоящего изобретения является разработка полого цилиндрического сердечникового элемента для рулона впитывающего листа, причем этот сердечниковый элемент обеспечивает быструю и простую замену сердечникового элемента, в это же время обеспечивая возможность вращательного блокирования на валу выдачного устройства. Сердечниковый элемент должен быть выполнен с возможностью поддерживания рулона впитывающего листового материала и содержать центральную ось, внешнюю цилиндрическую поверхность и внутреннюю цилиндрическую поверхность. Цель настоящего изобретения достигается тем, что внутренняя цилиндрическая поверхность содержит средство зацепления, выполненное с возможностью вращательного блокирования упомянутого сердечникового элемента. Средство зацепления содержит по меньшей мере одно продолговатое углубление и/или по меньшей мере один продолговатый выступ, причем это по меньшей мере одно продолговатое углубление и/или выступ проходит спирально вдоль упомянутой внутренней цилиндрической поверхности. В качестве альтернативы средством зацепления содержит по меньшей мере один продолговатый выступ, проходящий в направлении упомянутой центральной оси.

Этот тип средства зацепления может обеспечивать автоматическое вращательное блокирование рулона, включающего в себя сердечниковый элемент, с валом при осевом проникновении вала в центральное отверстие рулона. Следовательно, отсутствует длительный и сложный этап блокирования вручную, необходимый при установке нового рулона. Более того, средство зацепления согласно изобретению может предотвращать неправильную установку рулона. Например, продолговатое углубление и/или выступ интуитивно направляет обслуживающий персонал к осуществлению правильной установки. Также неправильная осевая установка рулона во время установки является сложной или даже невозможной, когда вал выдачного устройства предусмотрен с соответствующим средством зацепления. Похоже, что в предшествующем уровне техники отсутствует подробное описание, относящееся к расположению рулона на вращательном валу, за исключением того, что рулон устанавливается на вращательный вал. Следовательно, обладающее признаками изобретения решение имеет множество преимущественных аспектов относительно предшествующего уровня техники.

Дополнительные преимущества достигаются посредством осуществления одного или нескольких признаков зависимых пунктов формулы изобретения.

Средство зацепления выполнено с возможностью вращательного блокирования упомянутого сердечникового элемента с валом выдачного устройства, которое выполнено с возможностью выдачи впитывающего листового материала. Вращательное блокирование сердечникового элемента с валом обеспечивает рекуперацию энергии посредством вала, а также вызываемое посредством электричества выдвижение переднего конца впитывающего листового материала рулона, расположенного в выдачном устройстве.

По меньшей мере одно углубление и/или выступ может проходить непрерывно по меньшей мере по 20% от полной осевой длины упомянутого сердечникового элемента, в частности, по меньшей мере по 50%, и более предпочтительно по всей осевой длине упомянутого сердечникового элемента. Когда соответствующее средство зацепления вала содержит отдельные подпружиненные выступы, преимущественным является наличие углубления, которое проходит по меньшей мере на 20% от полной осевой длины упомянутого сердечникового элемента, для увеличения вероятности автоматического взаимного блокирования просто при относительном вращении сердечникового элемента и вала, поскольку для того чтобы углубление совпало с выступом, требуется меньшая точность осевого относительного позиционирования сердечникового элемента и вала. К тому же увеличенная осевая длина углубления или выступа может привести к увеличению возможности передачи крутящего момента между сердечниковым элементом и валом из-за возможности увеличения поверхности зацепления. Наконец, средство зацепления, проходящее по всей осевой длине сердечникового элемента, упрощает изготовление сердечникового элемента.

Радиальная глубина упомянутого по меньшей мере одного углубления может быть меньше, чем толщина стенки упомянутого сердечникового элемента в местоположении без углубления. Это соответствует углублению, которое не проходит через стенку сердечникового элемента, то есть углублению, имеющему дно. Это увеличивает конструкционную стабильность сердечникового элемента, которая особенно важна во время процесса наматывания, при котором впитывающий листовой материал наматывается на сердечниковый элемент.

По меньшей мере одно углубление может проходить полностью через цилиндрическую стенку упомянутого сердечникового элемента, так что в упомянутом сердечниковом элементе образуется сквозное отверстие. Эта конфигурация может быть преимущественной в отношении изготовления и, в целом, ведет к увеличению возможности передачи крутящего момента между сердечниковым элементом и валом, поскольку какой-либо выступ вала также может проходить в радиальном направлении полностью через сердечниковый элемент, посредством этого уменьшая вероятность зацепления с относительным проскальзыванием.

Сердечниковый элемент может быть образован из спирально намотанной первой полосы, имеющей ширину и образующей угол спирального наматывания по отношению к упомянутой центральной оси, причем упомянутый угол спирального наматывания и упомянутая ширина выбираются так, чтобы образовывался зазор между краями последующих витков упомянутой первой полосы, причем этот зазор по меньшей мере частично образует упомянутое углубление. Эта конфигурация сердечникового элемента обеспечивает экономически эффективное изготовление сердечникового элемента, поскольку в больших пределах может быть использовано обычное оборудование для изготовления сердечникового элемента, при изменении, в основном, параметров изготовления, таких как ширина упомянутой первой полосы и ее угол наматывания. По меньшей мере, самый внутренний слой в случае многослойного сердечникового элемента должен быт образован со специальной конфигурацией для осуществления непрерывного углубления.

Сердечниковый элемент может содержать по меньшей мере один дополнительный слой материала, расположенный на окружной внешней поверхности упомянутой спирально намотанной первой полосы, причем упомянутый по меньшей мере один дополнительный слой материала покрывает упомянутый зазор. Эта схема увеличивает стабильность сердечникового элемента из-за стабилизации расстояния зазора, а также в целом увеличения толщины стенки. В качестве альтернативы или дополнительно стабильность сердечникового элемента может быть улучшена посредством клеевого связывания с впитывающим листовым материалом, который наматывается на сердечниковый элемент.

Ширина упомянутого зазора может быть меньше, чем половина ширины упомянутой первой полосы в направлении, перпендикулярном направлению наматывания упомянутой первой полосы, и, в частности, меньше, чем 25% ширины первой полосы. Зазор предназначен только для взаимодействия со средством зацепления вала для взаимного вращательного блокирования, и размер и форма зазора могут быть выбраны соответствующим образом. В результате обычно нет необходимости в обеспечении ширины зазора, которая значительно больше, чем ширина средства зацепления вала. Вместо этого может быть выбрана относительно маленькая ширина зазора. Большая ширина полосы обеспечивает хорошую поддерживающую поверхность для наматываемого на нее впитывающего листового материала, а также хорошую стабильность. Стабильность сердечникового элемента важна во время изготовления рулона, когда сердечниковый элемент установлен с возможностью вращения в машине и принимает листовой материал, который наматывается на вращающийся сердечниковый элемент.

Сердечниковый элемент может быть образован по меньшей мере из двух слоев спирально намотанной полосы, и оба упомянутых слоя намотанной полосы намотаны в одинаковом направлении наматывания. Результатом этой конфигурации является экономически эффективное изготовление. Более того, внешний слой из упомянутых двух слоев может образовывать упомянутый по меньшей мере один дополнительный слой материала.

Углубление может быть образовано посредством механической обработки внутренней поверхности упомянутого сердечникового элемента, такой как резание и/или фрезерование. Эта конфигурация обеспечивает большую степень свободы в отношении формы, расположения, размера и тому подобного, углубления.

Сердечниковый элемент может быть образован из одного или более слоев имеющего форму полосы материала, намотанного для образования сердечникового элемента. В качестве альтернативы сердечниковый элемент может быть выполнен из формованного целлюлозного или пластикового материала. Сердечник, формованный из целлюлозы или пластика, одинаково легко предусматривается как с одним или более углублениями, так и с одним или более выступами, или просто с комбинацией по меньшей мере одного углубления и одного выступа. Углубление и/или выступ предпочтительно проходят непрерывно по меньшей мере от одного конца сердечникового элемента для обеспечения использования упрощенного формовочного оборудования без подрезания.

Сердечниковый элемент может содержать единственный слой материала, или множество слоев материала. Материал в форме полосы может быть выбран из клееного картонного материала, картонного материала, волоконной бумаги или тому подобного.

Сердечниковый элемент может быть образован посредством по меньшей мере одного полого цилиндрического вставного элемента, который выполнен с возможностью вставления в центральное отверстие бессердечникового рулона, причем упомянутое средство зацепления образовано у внутренней цилиндрической поверхности упомянутого вставного элемента. Эта конфигурация особенно подходит для использования с бессердечниковыми рулонами, то есть рулонами, которые изготавливаются без сердечникового элемента внутри рулона. Для обеспечения требуемого вращательного блокирования между рулоном и валом требуется промежуточный элемент, а именно вставной элемент.

Сердечниковый элемент может быть образован посредством двух полых цилиндрических вставных элементов, каждый из которых выполнен с возможностью вставления в центральное отверстие бессердечникового рулона. Вместо единственного вставного элемента, проходящего более чем через половину длины бессердечникового рулона, могут быть использованы два относительно коротких вставных элемента, посредством этого упрощая вставление вставных элементов в центр бессердечникового рулона.

Высота упомянутого выступа может быть, по существу, больше, чем толщина стенки упомянутого сердечникового элемента в местоположении без выступа. Таким образом, может быть увеличена площадь поверхности зацепления, так что может быть увеличен момент вращательного блокирования.

Изобретение дополнительно включает в себя рулон, содержащий полый цилиндрический сердечниковый элемент, как описано выше, и впитывающий листовой материал, намотанный на упомянутый сердечниковый элемент.

Изобретение дополнительно включает в себя узел выдачного устройства, содержащий выдачное устройство, выполненное с возможностью выдачи впитывающего листового материала с рулона, и сердечниковый элемент, причем узел выдачного устройства содержит корпус выдачного устройства, вал, на котором расположен упомянутый сердечниковый элемент, причем упомянутый вал присоединен с возможностью вращения к упомянутому корпусу выдачного устройства, причем как упомянутый вал, так и упомянутый сердечниковый элемент содержат средства зацепления, которые находятся в положении взаимного сопряжения, так что упомянутый вал вращательно блокирован с упомянутым сердечниковым элементом.

Узел выдачного устройства может дополнительно содержать электрическую машину и систему хранения электрической энергии для хранения электрической энергии, причем упомянутая электрическая машина присоединена с возможностью вращения к упомянутому валу, причем вызванное извне вращение упомянутого сердечникового элемента воозбуждает упомянутую электрическую машину, способствуя выработке электрической энергии, которая хранится в упомянутой системе хранения электрической энергии, и причем упомянутая электрическая машина выполнена с возможностью питания электрической энергией от упомянутой системы хранения электрической энергии для временного вращения упомянутого сердечникового элемента.

Краткое описание чертежей

В приведенном ниже подробном описании изобретения сделана ссылка на прилагаемые чертежи, в которых:

На фиг. 1 показано выдачное устройство в полуоткрытом состоянии;

На фиг. 2 показано выдачное устройство с фиг. 1 в открытом состоянии;

На фиг. 3a показан сердечниковый элемент, образованный двумя лежащими внахлест спирально намотанными полосами;

На фиг. 3b показано структурное устройство сердечникового элемента с фиг. 3a;

На фиг. 4 показан сердечниковый элемент, образованный спирально намотанной полосой;

На фиг. 5 показан сердечниковый элемент, образованный двумя не лежащими внахлест спирально намотанными полосами;

На фиг. 6 показан сердечниковый элемент, имеющий спирально проходящий выступ;

На фиг. 7 показан сердечниковый элемент, имеющий проходящий в осевом направлении выступ;

фиг. 8 показан вставной элемент, имеющий спирально проходящее углубление.

Подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения

Далее будут описаны различные аспекты изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, данные для иллюстрирования и не для ограничения изобретения, на которых одинаковые элементы обозначены одинаковыми номерами, и изменения аспектов изобретения не ограничены показанным конкретным вариантом осуществления и применимы к другим разновидностям изобретения.

На фиг. 1 показан первый вариант осуществления сердечникового элемента 17 согласно изобретению. Сердечниковый элемент 17 предусмотрен со средством зацепления в форме спирально проходящего углубления 19, которое проходит по всей осевой длине сердечникового элемента 17. Впитывающий листовой материал намотан на внешнюю цилиндрическую поверхность сердечникового элемента, образуя рулон 11 листового материала. Здесь рулон с сердечниковым элементом показан отцепленным от вала 15 открытого выдачного устройства 10, которое выполнено с возможностью выдачи впитывающего листового материала с рулона 11, когда рулон 11 расположен на валу внутри закрытого выдачного устройства 10.

Выдачное устройство содержит корпус выдачного устройства, который содержит консоль 12 выдачного устройства, внешний кожух 13, шарнирно присоединенный к упомянутой консоли 12 выдачного устройства, и внутренний кожух 14, также шарнирно присоединенный к упомянутой консоли 12 выдачного устройства. Здесь выдачное устройство 10 показано как с внешним, так и с внутренним кожухами 13, 14, повернутыми в открытое положение, представляющее открытое состояние, в котором рулон может быть легко заменен. На фиг. 2 проиллюстрировано такое же выдачное устройство, как на фиг. 1, но с внутренним кожухом 14 в закрытом положении, то есть в наполовину открытом состоянии. В полностью закрытом состоянии оба кожуха 13, 14 находятся в закрытом состоянии.

Вал 15 присоединен с возможностью вращения к внутреннему кожуху 14 и выполнен с возможностью проникновения по меньшей мере в часть полого сердечникового элемента 17 рулона 11. Вал 15 содержит соответствующее средство зацепления, которое выполнено с возможностью вращательного блокирования вала 15 со средством зацепления сердечникового элемента 17. Несмотря на то, что это не показано на фиг. 1 или 2, выдачное устройство 10 может дополнительно содержать электрическую машину, присоединенную с возможностью вращения к упомянутому валу, и систему хранения электрической энергии для хранения электрической энергии, находящуюся в электрическом соединении с электрической машиной.

Когда пользователю нужен кусок впитывающего листового материала, пользователь может схватить передний конец листового материала, который намотан на сердечниковый элемент 17 для образования рулона 11. Передний конец предпочтительно расположен, по меньшей мере, частично снаружи выдачного устройства 10, например свисает на некоторую длину через выдачное отверстие в нижней части выдачного устройства 10. При вытягивании переднего конца рулон 11 начинает вращаться из-за тянущей силы, прилагаемой пользователем, и листовой материал удаляется из рулона 11. Благодаря средству зацепления сердечникового элемента 17 и соответствующему средству зацепления на валу 15 вал 15 может быть вращательно блокирован с сердечниковым элементом 17. Следовательно, вызванное извне вращение рулона 11 заставляет вал 15 также вращаться. Вал 15 присоединен с возможностью вращения к электрической машине, которая выполнена с возможностью преобразования тянущей энергии, идущей от пользователя, в электрическую энергию, которая подается к системе хранения электрической энергии. Таким образом, вытягивание и вытаскивание листового материала из рулона 11 возбуждает электрическую машину, посредством этого обеспечивая выработку электрической энергии, которая хранится в системе хранения электрической энергии.

Когда пользователь вытащил требуемое количество листового материала, он может оторвать листовой материал на отрывном сегменте, расположенном на выдачном устройстве 10, или на чем-то подобном, для отделения вытащенного листового материала от рулона 11. В результате вращение рулона 11 начинает останавливаться из-за нехватки внешней тянущей силы и сопротивления вращению, вызванного, в основном, электрической машиной, работающей в качестве электрического генератора. После некоторой задержки электрическая машина может быть переведена, например, посредством блока электрического управления на работу в качестве электрического двигателя и приводить во вращение вращательный вал 15 в течение некоторого периода времени. Приведение вращательного вала 15 заставляет вращательный вал 15 вращаться и вследствие этого подавать некоторую длину листового материала из рулона 11. Подаваемая некоторая длина листового материала выбирается для обеспечения захватываемого переднего конца листового материала, чтобы пользователь мог легко найти, схватить и вытянуть передний конец при следующем возникновении потребности в листовом материале. Без подачи некоторой длины листового материала после окончания вытаскивания пользователем передний конец листового материала обычно трудно найти и трудно схватить, так как передний конец листового материала обычно располагается вблизи от отрывного сегмента выдачного устройства 10. Отрывной сегмент может быть образован, например, посредством зубчатого отрывного края нижнем на конце кожуха 13, 14.

На фиг. 1 средство зацепления сердечникового элемента 17 образовано как спирально проходящая канавка 19, и соответствующее средство зацепления вала 15 образовано спирально проходящим выступом 18, проходящим в направлении спирального наматывания на внешней цилиндрической поверхности 21 вала 15. Во время установки рулона 11 обслуживающий персонал, выполняющий замену рулонов 11, вращает рулон 11 и/или вращательный вал 15, пока выступ 18 и канавка 19 не совпадут в первом положении взаимного зацепления. Затем рулон 11 просто толкается на вращательный вал 15, в то время как рулон 11 вращается в направлении спирального наматывания. Возможно, при вставлении рулона 11, по существу, вертикально сила тяжести может привести к возникновению достаточной направленной вниз силы, действующей на рулон 11, чтобы вставление рулона 11 на вращательный вал 15 не требовало какой-либо дополнительной силы.

Сердечниковый элемент 17 с фиг. 1 более подробно показан на фиг. 3a. Сердечниковый элемент 17 является полым и, по меньшей мере, его внешняя поверхность 20 имеет форму цилиндра. Сердечниковый элемент 17 выполнен с возможностью поддерживания рулона впитывающего листового материала, и сердечниковый элемент 17 содержит центральную ось 22 и внутреннюю цилиндрическую поверхность 23. Внутренняя цилиндрическая поверхность 23 содержит средство зацепления, выполненное с возможностью вращательного блокирования сердечникового элемента 17 с валом 15 выдачного устройства 10. Средство зацепления может иметь различные конфигурации, формы, размеры, но средство зацепления должно обладать возможностью обеспечения безопасного и эффективного вращательного блокирования с валом 15. Углубление 19 проходит спирально вдоль внутренней цилиндрической поверхности 23, посредством этого образуя продолговатое углубление 19. Углубление 19 предпочтительно проходит непрерывно вдоль всего сердечникового элемента 17, вдоль направления центральной оси 22, но в качестве альтернативы углубление может проходить непрерывно только по части сердечникового элемента 17, например по меньшей мере по 20% от полной осевой длины упомянутого сердечникового элемента 17 или по меньшей мере по 50%.

В варианте осуществления сердечникового элемента на фиг. 3a радиальная глубина d углубления 19 меньше, чем толщина стенки сердечникового элемента 17 в местоположении без углубления 19, то есть углубление 19 имеет нижнюю стенку, которая ограничивает углубление в направлении радиально наружу, так что углубление 19 не образует сквозное отверстие в стенке сердечникового элемента 17. К тому же цилиндрическая стенка сердечникового элемента 17 образована двумя отдельными слоями 24a, 24b, как проиллюстрировано со ссылкой на фиг. 3b. Внутренний слой 24a образован из спирально намотанной первой полосы 27, имеющей ширину w₁ и образующей угол α спирального наматывания по отношению к центральной оси 22, причем упомянутый угол α спирального наматывания и упомянутая ширина w выбраны так, чтобы был образован зазор 25 между краями 26a, 26b последующих витков первой полосы 27. Следовательно, зазор 25, и, точнее, края 26a, 26b образуют боковые стенки углубления 19. Внешний слой 24b образован из спирально намотанной второй полосы 28, которая намотана в таком же направлении наматывания, что и первая полоса 27. Вторая полоса 28 имеет ширину w₂ и образует угол β спирального наматывания по отношению к центральной оси 22. Угол β спирального наматывания идентичен углу α наматывания, и ширина w₂ и расположение второй полосы 28 выбраны так, чтобы вторая полоса 28, по меньшей мере, покрывала зазор 25, образованный первой полосой 27. Некоторая область перекрывания первой и второй полос 27, 28 в направлении, перпендикулярном углу спирального наматывания, с обеих сторон зазора 25 необходима на всем протяжении зазора для придания сердечниковому элементу 17 требуемой прочности и стабильности.

Очевидно, толщина внутреннего слоя 24a легко регулируется посредством толщины первой полосы, которая может состоять из одного или более слоев. Необязательно или дополнительно несколько слоев первой полосы намотаны внахлест для образования требуемой толщины внутреннего слоя 24a и, следовательно, требуемой глубины d углубления 19. Внешний слой 24b является необязательным.

В сердечниковом элементе 17, показанном на фиг. 3a, ширина w₂ и угол β спирального наматывания заданы так, чтобы последующие витки внешней полосы 28 лежали частично внахлест с предыдущим витком для дополнительного увеличения прочности и стабильности сердечникового элемента 17. Внутренний и внешний слои 24a, 24b, а также лежащие внахлест части последующих витков внешнего слоя 24b предпочтительно прикреплены друг к другу, например, посредством клея в выбранных областях.

Ширина зазора 25 предпочтительно меньше, чем половина ширины w₁ первой полосы 27 в направлении, перпендикулярном направлению наматывания первой полосы 27. В частности, ширина зазора 25 может быть даже меньше, чем 25% ширины w₁ первой полосы 27. Более того, ширина зазора 25 предпочтительно больше, чем 3 мм, более предпочтительно по меньшей мере 5 мм. В целом, ширина зазора 25 предпочтительно лежит в диапазоне 3 мм - 15 мм, в частности в диапазоне 3 мм - 10 мм. Ширина зазора 25 предпочтительно приспособлена под размер, профиль и форму соответствующего средства зацепления вала 15 выдачного устройства 10. Таким образом, нормальная ширина зазора 25 может не быть слишком маленькой из-за сложностей обеспечения достаточно прочного взаимного блокирования и для обеспечения некоторых производственных допусков. Тем не менее, учитывая, что соответствующее средство зацепления вала 15 взаимодействует с разными боковыми стенками 26a, 26b углубления 19 во время замены системы хранения электрической энергии и приведения сердечникового элемента 17 посредством электрической машины, преимущественным считается наличие ширины зазора 25, которая соответствует ширине соответствующего средства зацепления, для уменьшения вращательного люфта между средством зацепления сердечникового элемента 17 и соответствующим средством зацепления вала 15.

Конечно же, в рамках объема прилагаемой формулы изобретения возможно множество альтернативных конфигураций сердечникового элемента 17. Внешний слой 24b, например, может быть собран с нулевым углом наматывания, дополнительные слои могут быть предусмотрены в дополнение к внутреннему и внешнему слоям 24a, 24b, или внешний слой 24b может быть полностью опущен, чтобы зазор 25 образовывал сквозное отверстие на цилиндрической стенке сердечникового элемента 17, как проиллюстрировано на фиг. 4. Зазор 25, который образует углубление 19, образован краями 26a, 26b последующих витков первой полосы 27, и углубление не имеет стенки, ограничивающей его в направлении радиально наружу. Согласно еще одному варианту осуществления, как показано на фиг. 5, сердечниковый элемент 17 образован из двух спирально намотанных полос, каждая из которых имеет ширину w₃ и образует угол α спирального наматывания по отношению к центральной оси 22. Ширина w₃ полос, угол α спирального наматывания и их взаимный осевой сдвиг выбраны так, чтобы два спирально проходящих зазора были образованы в форме двойной спирали, причем каждый зазор образован между соседними краями упомянутых полос. Конечно же, эта конфигурация также может быть предусмотрена с одним или более дополнительными внешними слоями для увеличения прочности и стабильности.

На фиг. 6 проиллюстрирован еще один вариант осуществления изобретения, в котором средство зацепления внутренней цилиндрической поверхности 23 содержит продолговатый выступ 29, проходящий спирально вдоль внутренней цилиндрической поверхности 23. Здесь высота h выступа 29 и толщина стенки t показаны схематично и не в масштабе. Высота h выступа 29 может быть, по существу, больше, чем толщина стенки t упомянутого сердечникового элемента в местоположении без выступа, например в 2-5 раза больше, чем толщина стенки.

В варианте осуществления с фиг. 7 продолговатый выступ 29 проходит прямолинейно в осевом направлении сердечникового элемента 17. Здесь также радиальная высота h выступа 29 может быть, по существу, больше, чем толщина стенки t упомянутого сердечникового элемента 17 в местоположении без выступа 29.

Сердечниковый элемент 17 предпочтительно выполнен из одной или более спирально намотанных полос 27, 18, как показано на фиг. 3a и 3b, так как это является экономически эффективной и проверенной конструкцией. Тем не менее, сердечниковый элемент 17 в качестве альтернативы может быть выполнен из формованного целлюлозного материала или пластикового материала, в частности, если средство зацепления не осуществлено посредством спирально проходящего углубления 19, поскольку спирально проходящее углубление 19 особенно легко образуется при формовании сердечникового элемента 17 посредством спирально намотанной полосы 27, 28. В качестве альтернативы углубление может быть образовано посредством механической обработки внутренней поверхности 23 однослойного или многослойного сердечникового элемента 17, такой как резание и/или фрезерование внутренней поверхности 23. Выступ 29 на внутренней цилиндрической поверхности 23 предпочтительно осуществлен посредством формования сердечникового элемента 17 как единого целого.

На фиг. 8 проиллюстрирован еще один вариант осуществления сердечникового элемента 17 согласно изобретению, в котором сердечниковый элемент 17 образован двумя вставными элементами, которые выполнены с возможностью, по меньшей мере, частичного проникновения в центральное отверстие бессердечникового рулона листового материала (не показан) на его противоположной стороне. Бессердечниковый рулон листового материала представляет собой рулон, который изготавливают, упаковывают и транспортируют к клиенту без центрального сердечникового элемента 17, на который наматывается листовой материал. Вместо этого другие технологии изготовления используются для образования рулона листового материала без расположенного в центре сердечникового элемента 17. Для расположения с возможностью вращения бессердечникового рулона в выдачном устройстве один или предпочтительно два вставных элемента вставляются в центральное отверстие на противоположных сторонах рулона, причем эти вставные элементы образуют крепежное средство для зацепления с вращательным валом 15 выдачного устройства 10.

На фиг. 8 показан один вставной элемент, имеющий упорный буртик 31 для упора осевой стороны бессердечникового рулона при вставлении вставного элемента в центральное отверстие бессердечникового рулона. Вставной элемент дополнительно содержит втулку 32 для проникновения в осевое отверстие, а также спирально проходящее углубление 19, образованное на внутренней цилиндрической поверхности 23 втулки 32 и буртика 31. Вставной элемент может быть формован из целлюлозного или пластикового материала.

При установке сердечникового элемента 17, имеющего проходящий в продольном направлении выступ 29, рулон 11 и узел сердечникового элемента 17 просто толкаются в осевом направлении на вал 15 выдачного устройства 10. В случае если одно или более соответствующих средств зацепления вала 15, таких как подпружиненное или имеющее механический привод втягиваемое средство зацепления, предусмотренное на валу 15, втянуты во вдавленное положение, в котором они не взаимодействуют с сердечниковым элементом 17, они, возможно, могут требовать ручного приведения, если они не выполнены с возможностью автоматического втягивания при проникновении в вал 15. Более того, втягиваемое соответствующее средство зацепления на валу 15 может обеспечивать вставление рулона 11 на вал 15 во всех угловых положениях, тогда вращательное блокирование сердечникового элемента 17 и вала 15 осуществляется после осуществления сначала относительного вращения сердечникового элемента 17 внутри вала 15. При достижении правильного углового положения соответствующее втягиваемое средство зацепления может быть приведено, вручную или автоматически, для зацепления со средством зацепления сердечникового элемента 17 для вращательного блокирования упомянутых деталей 15, 17. Если средство зацепления сердечникового элемента 17 является неподвижным, то есть не является втягиваемым, и проходит в осевом направлении, рулон 11 устанавливается на вал 15 без одновременного внутреннего относительного вращения, но когда средство зацепления сердечникового элемента 17 является неподвижным и проходит спирально, рулон 11 устанавливается на вал 15 с одновременным внутренним относительным вращением.

Сердечниковый элемент 17 согласно изобретению может быть в равной степени применен к выдачным устройствам, имеющим валы без соответствующего средства зацепления, так что вращательное блокирование между сердечниковым элементом 17 и валом 15 не осуществляется, в частности, если средство зацепления образовано посредством углубления 19. Сердечниковый элемент 17 предпочтительно выполнен с возможностью более или менее свободного вращения на валу 15, не имеющем соответствующего средства зацепления.

Целлюлоза, которая может быть использована для формования сердечникового элемента 17, может представлять собой лигноцеллюлозный волокнистый материал, приготовленный посредством химического или механического отделения волокон целлюлозы от дерева, волокнистых прядильных культур или бумажной макулатуры. В качестве альтернативы сердечниковый элемент 17 может быть образован из пластикового материала посредством формования или подобного способа производства.

Термин "продолговатый" в этом документе относится к продолговатому углублению 19 и/или выступу 29, которое проходит в первом направлении по меньшей мере в два раза дальше, чем во втором направлении, которое перпендикулярно первому направлению, и, в частности, длиннее по меньшей мере в пять раз, и более предпочтительно длиннее по меньшей мере в десять раз. Здесь первое направление соответствует направлению прохождения средства зацепления. Углубление 19, как таковое, может иметь прямоугольный профиль поперечного сечения при виде в радиальной плоскости для обеспечения четких и надежных поверхностей 26a, 26b зацепления для вращательного блокирования. Углубление 19 может иметь радиальную глубину d, составляющую по меньшей мере 0,5 мм, в частности, по меньшей мере 1,0 мм, причем радиальная глубина d является минимальным радиальным расстоянием между углублением 19 и цилиндром, образованным внутренней цилиндрической поверхностью 23. Соответственно выступ 29, как таковой, может иметь прямоугольный профиль поперечного сечения при виде в радиальной плоскости для обеспечения четких и надежных поверхностей зацепления для вращательного блокирования. Выступ 29 может иметь радиальную высоту h, составляющую по меньшей мере 0,5 мм, в частности, по меньшей мере 1,0, и более предпочтительно по меньшей мере 2,0 мм, причем радиальная высота h является минимальным радиальным расстоянием между выступом и цилиндром, образованным внутренней цилиндрической поверхностью 23.

Термин "угол спирального наматывания" в этом документе относится к углу между касательной к кривой спирали и центральной осью сердечникового элемента. Угол спирального наматывания предпочтительно >0 градусов по стоградусной шкале и <90 градусов по стоградусной шкале. Более того, угол спирали предпочтительно <60 градусов по стоградусной шкале для упрощения установки сердечникового элемента на вал выдачного устройства.

Во всех описанных вариантах осуществления сердечниковый элемент может содержать одно или более углублений и/или один или более выступов. Сердечниковый элемент может быть образован одним слоем или множеством слоев, и каждая из описанных выше первой и второй полос может быть образована одним или более слоями.

Фраза "присоединен с возможностью вращения" в этом документе означает, что вал является деталью, отдельной от корпуса выдачного устройства, и что вал установлен на выдачное устройство так, что вал может вращаться, в то время как корпус выдачного устройства является неподвижным. К тому же фраза "вращательное блокирование" в этом документе означает, что рулон и вал являются отдельными деталями и что они могут быть блокированы друг с другом с возможностью вращения вокруг общей оси вращения, так что рулон не может вращаться без приведения во вращение вала, и наоборот.

Ссылочные позиции, упомянутые в формуле изобретения, не следует понимать как ограничивающие объем защиты формулы изобретения, и их единственное предназначение заключается в облегчении понимания формулы изобретения.

Как можно понять, изобретение может быть подвергнуто модификациям в различных очевидных отношениях, без отхода от объема прилагаемой формулы изобретения. Соответственно чертежи и описание следует воспринимать как по своей природе иллюстративные и неограничивающие.

1. Полый цилиндрический сердечниковый элемент (17), выполненный с возможностью поддерживания рулона (11) впитывающего листового материала, причем упомянутый сердечниковый элемент (17) содержит центральную ось (22), внешнюю цилиндрическую поверхность (20) и внутреннюю цилиндрическую поверхность (23), отличающийся тем, что внутренняя цилиндрическая поверхность (23) содержит средство зацепления, выполненное с возможностью вращательного блокирования сердечникового элемента (17) с валом (15) выдачного устройства (10), которое выполнено с возможностью выдачи впитывающего листового материала, причем средство зацепления содержит:
по меньшей мере одно продолговатое углубление (19) и/или выступ (29), проходящий спирально вдоль внутренней цилиндрической поверхности (23), или
по меньшей мере один продолговатый выступ (29), проходящий в направлении центральной оси (22).

2. Сердечниковый элемент по п. 1, отличающийся тем, что упомянутое по меньшей мере одно углубление (19) и/или выступ (29) проходит непрерывно по меньшей мере по 20% от полной осевой длины сердечникового элемента (17), в частности по меньшей мере по 50%, и более предпочтительно по всей осевой длине сердечникового элемента (17).

3. Сердечниковый элемент по п. 1, отличающийся тем, что радиальная глубина (d) упомянутого по меньшей мере одного углубления (19) меньше, чем толщина стенки (t) сердечникового элемента (17) в местоположении без углубления (19).

4. Сердечниковый элемент по п. 1, отличающийся тем, что упомянутое по меньшей мере одно углубление (19) проходит полностью через цилиндрическую стенку сердечникового элемента (17), при этом в сердечниковый элемент (17) содержит сквозное отверстие.

5. Сердечниковый элемент по п. 1, отличающийся тем, что сердечниковый элемент (17) образован из спирально намотанной первой полосы (27) имеющей ширину (w₁) и образующей угол (α) спирального наматывания по отношению к центральной оси (22), причем угол (α) спирального наматывания и ширина (w₁) выбираются так, чтобы образовывался зазор (25) между краями (26a, 26b) последующих витков первой полосы (27), причем этот зазор (25), по меньшей мере, частично образует углубление (19).

6. Сердечниковый элемент по п. 5, отличающийся тем, что содержит по меньшей мере один дополнительный слой (24b) материала, расположенный на окружной внешней поверхности спирально намотанной первой полосы (27), причем упомянутый по меньшей мере один дополнительный слой (24b) материала покрывает зазор (25).

7. Сердечниковый элемент по любому из пп. 5 или 6, отличающийся тем, что ширина зазора (25) меньше, чем половина ширины (w₁) первой полосы (27) в направлении, перпендикулярном направлению спирального наматывания упомянутой полосы, и, в частности, меньше, чем 25% ширины (w₁) первой полосы (27).

8. Сердечниковый элемент по п. 1, отличающийся тем, что сердечниковый элемент образован по меньшей мере из двух слоев (24a, 24b) спирально намотанной полосы (27, 28), и оба слоя (24a, 24b) намотанной полосы (27, 28) намотаны в одинаковом направлении наматывания.

9. Сердечниковый элемент по любому из предшествующих пунктов 1-4, отличающийся тем, что углубление (19) образовано посредством механической обработки внутренней поверхности (23) упомянутого сердечникового элемента (17), такой как резание и/или фрезерование.

10. Сердечниковый элемент по любому из предшествующих пунктов 1-4, отличающийся тем, что выполнен из формованного целлюлозного или пластикового материала.

11. Сердечниковый элемент по п. 1, отличающийся тем, что содержит единственный слой (24a) материала или множество слоев материала (24a, 24b).

12. Сердечниковый элемент по любому из предшествующих пунктов 1-4, отличающийся тем, что образован посредством по меньшей мере одного полого цилиндрического вставного элемента, который выполнен с возможностью вставления в центральное отверстие бессердечникового рулона, причем упомянутое средство зацепления образовано на внутренней цилиндрической поверхности (23) вставного элемента.

13. Сердечниковый элемент по п. 12, отличающийся тем, что образован посредством двух полых цилиндрических вставных элементов, каждый из которых выполнен с возможностью вставления в центральное отверстие бессердечникового рулона.

14. Сердечниковый элемент по п. 1, отличающийся тем, что высота выступа (29), по существу, больше, чем толщина стенки (t) упомянутого сердечникового элемента (17) в местоположении без выступа (29).

15. Узел выдачного устройства, содержащий выдачное устройство (10), выполненное с возможностью выдачи впитывающего листового материала от рулона (11), и сердечниковый элемент (17) по любому из пп. 1-14, причем узел выдачного устройства содержит корпус выдачного устройства, вал (15), на котором расположен сердечниковый элемент (17), причем вал (15) присоединен с возможностью вращения к корпусу выдачного устройства, причем как вал (15), так и сердечниковый элемент (17) содержат средства зацепления, которые находятся в положении взаимного сопряжения, при этом вал (15) вращательно заблокирован с упомянутым сердечниковым элементом (17).

16. Узел выдачного устройства по п. 15, дополнительно содержащий электрическую машину и систему хранения электрической энергии для хранения электрической энергии, причем электрическая машина присоединена с возможностью вращения к упомянутому валу (15), причем вызванное извне вращение сердечникового элемента (17) возбуждает электрическую машину, способствуя выработке электрической энергии, которая хранится в системе хранения электрической энергии, и причем электрическая машина выполнена с возможностью питания электрической энергией от системы хранения электрической энергии для временного вращения упомянутого сердечникового элемента (17).