AT507935B1 - FIBER WEB MACHINE ROLL - Google Patents
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- AT507935B1 AT507935B1 ATA9384/2008A AT93842008A AT507935B1 AT 507935 B1 AT507935 B1 AT 507935B1 AT 93842008 A AT93842008 A AT 93842008A AT 507935 B1 AT507935 B1 AT 507935B1
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Abstract
Bei einer Faserbahnmaschinenwalze (1), wobei die Walze (1) einen Körper (2) mit einem ersten Ende (2a) und einem zweiten Ende (2b); mindestens ein Wellenende (3a,3b), welches an einem Ende (2a,2b) des Körpers befestigt ist, und mindestens einen ersten Durchflusskanal (4a,4b); und eine Mantelschicht rund um den Körper (2) zur Übertragung von Wärme aufweist, wird vorgeschlagen, dass ein rohrähnlicher Metallmantel (5) mit einer Wanddicke von etwa 1 bis 20 mm als eine Mantelschicht rund um den Körper (2) der Walze (1) angeordnet ist, so dass eine Umfangsdurchflusskammer (6) für ein Wärmeübertragungsmedium, die eine Höhe von etwa 1 bis 2 mm in der Radialrichtung der Walze aufweist, zwischen dem Körper (2) und dem Metallmantel (5) ausgebildet wird, wobei die Durchflusskammer (6) eine Strömungsverbindung zu dem mindestens einen ersten Durchflusskanal (4a,4b) aufweist, wobei der Körper (2) zylindrisch und rohrähnlich ist und zweite Durchflusskanäle (8a,8b) an mindestens einem seiner Enden (2a,2b) aufweist, welche eine Strömungsverbindung zwischen einem Teilvolumen (7a,7b) innerhalb des Körpers und der Umfangsdurchflusskammer (6) außerhalb des Körpers ausbilden, und wobei das Teilvolumen (7a,7b) durch wenigstens eine Trennwand (9a,9b) gebildet ist.In a fiber web machine roll (1), said roll (1) having a body (2) having a first end (2a) and a second end (2b); at least one shaft end (3a, 3b) fixed to one end (2a, 2b) of the body and at least one first flow passage (4a, 4b); and a cladding layer around the body (2) for transmitting heat, it is proposed that a tube-like metal jacket (5) having a wall thickness of about 1 to 20 mm as a cladding layer around the body (2) of the roller (1) is arranged so that a circumferential flow chamber (6) for a heat transfer medium having a height of about 1 to 2 mm in the radial direction of the roller, between the body (2) and the metal shell (5) is formed, wherein the flow chamber (6 ) has a flow connection to said at least one first flow channel (4a, 4b), said body (2) being cylindrical and tube-like and having second flow channels (8a, 8b) at at least one of its ends (2a, 2b) communicating between a partial volume (7a, 7b) within the body and the peripheral flow chamber (6) outside the body, and wherein the partial volume (7a, 7b) is formed by at least one partition wall (9a, 9b).
Description
österreichisches Patentamt AT 507 935 B1 2013-02-15Austrian Patent Office AT 507 935 B1 2013-02-15
Beschreibungdescription
FASERBAHNMASCHINENWALZE TECHNISCHER BEREICHFIBERBAR MACHINE ROLLER TECHNICAL AREA
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine in Faserbahnmaschinen, vorzugsweise Papier-, Karton und Zellstoffmaschinen, verwendete Walze zur Verarbeitung, wie zum Beispiel Erwärmen und/oder Abkühlen eines bahnähnlichen Werkstoffes.The present invention relates to a used in fiber web machines, preferably paper, cardboard and pulp, roller for processing, such as heating and / or cooling a web-like material.
[0002] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Faserbahnmaschinenwalze zur Verarbeitung einer Faserbahn, die einen Körper mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende; mindestens ein Wellenende, welches an dem Körper befestigt ist, und mindestens einen ersten Durchflusskanal zum Hinein- und/oder Hinausleiten eines Wärmeübertragungsmediums; und eine Mantelschicht rund um den Körper zur Übertragung von Wärme von dem Wärmeübertragungsmedium zu der Faserbahn oder von der Faserbahn zu dem Wärmeübertragungsmedium während des Betriebes aufweist.The present invention relates to a fiber web machine roll for processing a fibrous web comprising a body having a first end and a second end; at least one shaft end fixed to the body and at least one first flow passage for introducing and / or directing a heat transfer medium; and a cladding layer around the body for transferring heat from the heat transfer medium to the fibrous web or from the fibrous web to the heat transfer medium during operation.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
[0003] Die zur Kalandrierung von Papier und Karton notwendige thermische Leistung wird gegenwärtig durch beheizte Walzen, d.h. Thermowalzen, produziert. Die Kalanderlaufgeschwindigkeiten haben sich in den letzten Jahren bedeutend gesteigert. Um die erforderliche Kalandrierwirkung zu erreichen, müssen die Oberflächentemperaturen auf 200^ - 250°C erhöht werden. Eine hohe Laufgeschwindigkeit in Kombination mit hohen Oberflächentemperaturen heißt, dass der Wärmeaustausch von der Thermowalze sehr hoch sein muss, bei neuen Prozessen typischerweise 200 kW/m oder sogar höher.The thermal power necessary for calendering paper and board is currently provided by heated rolls, i. Thermo rolls, produced. Calender speeds have increased significantly in recent years. In order to achieve the required calendering effect, the surface temperatures must be increased to 200 ^ - 250 ° C. A high running speed in combination with high surface temperatures means that the heat exchange from the thermo roll must be very high, with new processes typically 200 kW / m or even higher.
[0004] Die DE 10 2005 000 794 A1 zeigt eine Walze mit einer Durchflusskammer.DE 10 2005 000 794 A1 shows a roller with a flow chamber.
[0005] Die US 5 983 993 A beschreibt ebenfalls eine Walze mit einer Durchflusskammer, wobei die Walze eine Strömungsverbindung an einem ihrer Anschlussenden aufweist.US 5 983 993 A also describes a roller with a flow chamber, wherein the roller has a flow connection at one of its terminal ends.
[0006] Die WO 1982/03414 A1 behandelt eine Walze mit einem inneren Mantel und einem äußeren Mantel, welche Mäntel dieselbe Dicke aufweisen und über einen Ring miteinander verbunden sind.WO 1982/03414 A1 deals with a roller having an inner jacket and an outer jacket, which jackets have the same thickness and are connected to each other via a ring.
[0007] Die AT 283 894 B betrifft eine Kühlwalze mit Achszapfen an jedem Ende und einer mit Zu- und Ablauf für das Kühlmittel ausgerüsteten Umfangskammer.AT 283 894 B relates to a chill roll with journals at each end and a peripheral chamber equipped with inlet and outlet for the coolant.
[0008] Wie gut bekannt ist, wird die Wärme der Thermowalze durch Leiten eines als Wärmeübertragungsmedium dienenden Fluids in Bohrungen in ihren Mantel erzeugt, wobei die Wärme auf den Mantel übertragen und weiter zu der Oberfläche der Walze geleitet wird. Beispiele für die Anordnung der Wärmeübertragungsbohrungen in Umfangsbohrungen in einem Mantel sind in Veröffentlichungen wie zum Beispiel DE 44 04 922 C1 und DE 40 36 121 A1 offenbart.As is well known, the heat of the thermo roll is generated by passing a serving as a heat transfer medium fluid into holes in their mantle, wherein the heat is transferred to the mantle and passed on to the surface of the roller. Examples of the arrangement of the heat transfer holes in circumferential bores in a jacket are disclosed in publications such as DE 44 04 922 C1 and DE 40 36 121 A1.
[0009] Durch Einschränkungen auf Grund der Herstellungstechnologie müssen Bohrungen für Wärmeübertragungsmedien ziemlich tief von der Oberfläche der Thermowalze beabstandet angeordnet sein, wodurch der dazwischen verbleibende Werkstoff als Isolator wirkt und den Wärmeaustausch von der Thermowalze begrenzt. Weiterhin ist der Wärmeaustausch von der Thermowalze auf etwa 200 kW/min begrenzt und die Oberflächentemperatur der Thermowalze ist auf 200°C begrenzt, unter Berücksichtigung der Tatsache, dass die praktische Maximaltemperatur für das in der Thermowalze verwendete Wärmeübertragungsmedium, d.h. Öl, etwa 300 Grad beträgt.Due to manufacturing technology limitations, holes for heat transfer media must be spaced quite a bit from the surface of the thermo roll, whereby the material remaining therebetween acts as an insulator and limits the heat exchange from the thermo roll. Furthermore, the heat exchange from the thermo roll is limited to about 200 kW / min, and the surface temperature of the thermo roll is limited to 200 ° C, considering that the practical maximum temperature for the heat transfer medium used in the thermo roll, i. Oil, about 300 degrees.
[0010] Obwohl Faserbahnkalandrierung und Trockenverfahren entwickelt und Maschinenlinien erneuert werden, müssen alte Thermowalzen mit einem zu niedrigen Wärmeaustausch durch neue ersetzt werden. Weiterhin wurde die Verwendung solcher Thermowalzen nicht effizient gestaltet. Es muss möglich sein, aus dem Einsatz genommene Thermowalzen zur erneuten 1 /16 österreichisches Patentamt AT 507 935 B1 2013-02-15Although Faserbahnkalandrierung and dry process developed and machine lines are renewed, old thermo rolls with too low heat exchange must be replaced by new ones. Furthermore, the use of such thermo rolls has not been made efficient. It must be possible to use thermo rolls taken out of service for renewed use
Verwendung zu modernisieren.To modernize use.
[0011] Eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung oder zumindest wesentliche Linderung der oben beschriebenen Nachteile und Schwächen. Eine weitere Aufgabe ist die Bereitstellung einer Faserbahnmaschinenwalze, die zu einer hohen Wärmeübertragung in der Lage ist, deren Durchflusskanalsystem einfach herstellbar ist, die geringe Herstellungskosten aufweist, und mit welcher sicher gestellt werden kann, dass der Mantel der Faserbahnmaschinenwalze die erforderlichen Merkmale aufweist, wie zum Beispiel Oberflächen- und Festigkeitsmerkmale, und wobei sicher gestellt ist, dass der Körper der Walze die erforderlichen Merkmale, vorzugsweise Lastträgermerkmale aufweist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Vereinfachung der Wartung von Faserbahnmaschinenwalzen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Herstellung einer Faserbahnmaschinenwalze durch die Verwendung alter Walzenkörper als Basis zu ermöglichen.A general object of the present invention is the elimination or at least substantial alleviation of the disadvantages and weaknesses described above. Another object is to provide a fiber web machine roll capable of high heat transfer, whose flow channel system is easy to manufacture, which has low manufacturing costs, and which can ensure that the shell of the fiber web machine roll has the required characteristics, such as Example surface and strength features, and it is ensured that the body of the roller having the required features, preferably load carrier features. Another object of the invention is to simplify the maintenance of fiber web machine rolls. Another object of the invention is to enable the production of a fiber web machine roll through the use of old roll bodies as a base.
[0012] Diese Aufgaben werden mit der vorliegenden Erfindung gelöst, deren kennzeichnende Merkmale in den dazugehörigen Ansprüchen definiert sind.These objects are achieved with the present invention, the characterizing features of which are defined in the appended claims.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
[0013] Die Hauptmerkmale einer Faserbahnmaschinenwalze in Übereinstimmung mit der Erfindung sind in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 offenbart.The main features of a fiber web machine roll in accordance with the invention are disclosed in the characterizing part of claim 1.
[0014] Ein rohrähnlicher Metallmantel mit einer Wanddicke von etwa 1 bis 20 mm, vorzugsweise 1 bis 5 mm, ist als eine Mantelschicht rund um einen Körper der Faserbahnmaschinenwalze in Übereinstimmung mit der Erfindung angeordnet, so dass eine Umfangsdurchflusskammer für ein Wärmeübertragungsmedium, die eine Höhe von etwa 1 bis 2 mm in der Radialrichtung der Faserbahnmaschinenwalze aufweist, zwischen dem Körper und dem Metallmantel ausgebildet wird, wobei die Durchflusskammer eine Strömungsverbindung zu dem mindestens einen ersten Durchflusskanal zum Hinein- und/oder Hinausleiten eines Wärmeübertragungsmediums aufweist, der an einem ersten Wellenende der Walze der Faserbahnmaschine angeordnet ist.A tube-like metal sheath having a wall thickness of about 1 to 20 mm, preferably 1 to 5 mm, is arranged as a sheath layer around a body of the fiber web machine roll in accordance with the invention, so that a circumferential flow chamber for a heat transfer medium having a height of about 1 to 2 mm in the radial direction of the fiber web machine roll is formed between the body and the metal shell, the flow chamber having a flow connection to the at least one first flow passage for in and / or out a heat transfer medium, the at a first end of the shaft Roller of the fiber web machine is arranged.
[0015] Bei einigen Ausführungsformen weist die Walze mindestens einen Flansch auf, der zwischen dem Körper und mindestens einem Wellenende befestigt ist, wobei der Metallmantel an dem Flansch durch Schweißen an mindestens einem seiner Grenzbereiche befestigt ist.In some embodiments, the roller has at least one flange which is fixed between the body and at least one shaft end, wherein the metal shell is fixed to the flange by welding at at least one of its boundary regions.
[0016] Bei einigen Ausführungsformen ist eine Nut auf der Oberfläche des Körpers der Walze ausgebildet, wobei ein Reifen formschlüssig an der Nut befestigt ist und der Metallmantel an dem Reifen durch Schweißen befestigt ist.In some embodiments, a groove is formed on the surface of the body of the roller, wherein a tire is positively secured to the groove and the metal shell is secured to the tire by welding.
[0017] Bei einigen Ausführungsformen ist ein Ansatz auf der Oberfläche des Körpers der Walze ausgebildet, wobei ein Reifen, der eine Nut aufweist, formschlüssig an dem Ansatz befestigt ist und der Metallmantel an dem Reifen durch Schweißen befestigt ist.In some embodiments, an approach on the surface of the body of the roller is formed, wherein a tire having a groove is positively secured to the neck and the metal shell is secured to the tire by welding.
[0018] Die Faserbahnmaschinenwalze in Übereinstimmung mit der Erfindung ist zum Pressen und/oder Kalandrieren und/oder Heizen und/oder Kühlen einer Faserbahn, die in einem Kontakt steht, d.h. in einem Walzenspalt zwischen der Faserbahnmaschinenwalze und einem dazupassenden Element, welches diese berührt, oder zum Trocknen oder Beheizen oder Kühlen der Faserbahn auf der Walzenoberfläche der Faserbahnmaschinenwalze vorgesehen.The fiber web machine roll in accordance with the invention is for pressing and / or calendering and / or heating and / or cooling a fibrous web which is in contact, i. in a nip between the fibrous web forming roll and a mating member contacting the same, or for drying or heating or cooling the fibrous web on the roll surface of the fibrous web forming roll.
[0019] Die Faserbahnmaschinenwalze in Übereinstimmung mit der Erfindung ist zur Verwendung in einer oder mehreren der nachfolgenden Anwendungen einer Faserbahnmaschine geeignet: als eine Thermowalze eines Mehrwalzenkalanders, eine Thermowalze eines Weichkalanders, eine Thermowalze eines Kalanders mit langem Walzenspalt, eine Thermowalze eines Schuhkalanders, eine Thermowalze eines Bandkalanders, eine Thermowalze eines Metallbandkalanders, ein Trockenzylinder, eine Thermowalze einer Druckeinheit einer Faserbahnmaschine und/oder einer Thermowalze eines Beschichtungsabschnittes einer Faserbahnmaschine.The fiber web machine roll in accordance with the invention is suitable for use in one or more of the following applications of a fiber web machine: as a thermo roll of a multi-roll calender, a soft calender thermo roll, a long roll nip calender, a thermo roll of a shoe calender, a thermo roll a belt calender, a thermo roll of a metal belt calender, a drying cylinder, a thermo roll of a printing unit of a fiber web machine and / or a thermo roll of a coating section of a fiber web machine.
[0020] Der Körper einer Faserbahnmaschinenwalze in Übereinstimmung mit der Erfindung kann aus einem lasttragenden, fertig bearbeiteten und preisgünstigen Metallwerkstoff herge- 2/16 österreichisches Patentamt AT507 935B1 2013-02-15 stellt sein, wie zum Beispiel Gusseisen, welches keine besonders guten Wärmeübertragungsmerkmale aufweisen muss, wobei die Mantelschicht in Übereinstimmung mit den erforderlichen Merkmalen einer Oberflächenschicht optimiert werden kann, wie zum Beispiel gute Verschleißbeständigkeit und Härte. Die Mantelschicht kann so ausgebildet sein, dass sie relativ dünn oder sehr dünn ist, wodurch der Verbrauch an Mantelschichtwerkstoff gering ist. Die Mantelschicht kann zusätzlich Wärmebehandlungen wie zum Beispiel Spannungsarmglühungen und/oder -härten, und/oder Oberflächenbehandlungen und/oder -beschichtungen durchlaufen, um die gewünschten Merkmale zu erreichen.The body of a fiber web machine roll in accordance with the invention may be made from a load bearing, finish machined, and low cost metal material, such as cast iron, which does not have particularly good heat transfer characteristics wherein the cladding layer can be optimized in accordance with the required characteristics of a surface layer, such as good wear resistance and hardness. The cladding layer may be formed so that it is relatively thin or very thin, whereby the consumption of jacket layer material is low. The cladding layer may additionally undergo heat treatments such as stress relieving and / or curing, and / or surface treatments and / or coatings to achieve the desired characteristics.
[0021] Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die dazugehörigen Zeichnungen beschrieben, ohne jedoch die Erfindung auf das zu begrenzen, was in den Figuren dargestellt ist.In the following, the invention will be described with reference to the accompanying drawings, but without limiting the invention to what is shown in the figures.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
[0022] In Fig. 1 [0023] In Fig. 2 [0024] In Fig. 3 [0025] In Fig. 4 ist ein Querschnitt einer bevorzugten Thermowalze in Übereinstimmung mit der Erfindung dargestellt, die mit einem dünnen Metallmantel und einer Umfangsdurchflusskammer für ein Wärmeübertragungsmedium ausgerüstet ist, die innerhalb des Mantels angeordnet ist. ist eine teilweise Vergrößerung von Schnitt A in Fig. 1 dargestellt, worin die Befestigung des Metallmantels an einem Körper einer Thermowalze veranschaulicht ist. ist eine bevorzugte Konstruktion des Werkstoffes innerhalb eines Grenzbereiches des Metallmantels dargestellt. ist die Thermowalze in Übereinstimmung mit Fig. 1 ohne Mantelschicht und ein Beispiel eines Flusses F des Wärmeübertragungsmediums in der Umfangsdurchflusskammer dargestellt.In Fig. 1 In Fig. 3 In Fig. 4 is shown a cross-section of a preferred thermo roll in accordance with the invention provided with a thin metal shell and a peripheral flow chamber for a heat transfer medium is arranged, which is arranged within the shell. Figure 3 is a partial enlargement of section A in Figure 1 illustrating the attachment of the metal shell to a body of a thermoroll. a preferred construction of the material is shown within a boundary region of the metal shell. 1, the thermo roll is shown in accordance with FIG. 1 without a cladding layer and an example of a flow F of the heat transfer medium in the circumferential flow chamber.
[0026] In Fig. 5 bis 8 sind Möglichkeiten zur Befestigung des Metallmantels der in Fig. 1 dargestellten Thermowalze zum Beispiel in Axialrichtung im Verhältnis zu dem Körper dargestellt.In Fig. 5 to 8 possibilities for fixing the metal shell of the thermo roll shown in Fig. 1, for example, in the axial direction in relation to the body are shown.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFUHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
[0027] In Fig. 1 ist eine beheizte und/oder gekühlte Faserbahnmaschinenwalze, d.h. eine Thermowalze 1, zur Verarbeitung einer Faserbahn dargestellt. Die Thermowalze 1 umfasst einen Körper 2 zum Tragen einer Last, wobei sie eine im Wesentlichen zylindrische Außenfläche aufweist, und Wellenenden 3a, 3b, die an Enden 2a, 2b des Körpers 2 befestigt sind. In Fig. 1 weist das erste Wellenende 3a des Körpers 2, welches an dem ersten Ende 2a des Körpers befestigt ist, mindestens einen ersten Durchflusskanal 4a zum Hinein- und/oder Hinausleiten eines Wärmeübertragungsmediums auf, und das zweite Wellenende 3b, welches an dem zweiten Ende 2b des Körpers befestigt ist, mindestens einen ersten Durchflusskanal 4b zum Hinein-und/oder Hinausleiten eines Wärmeübertragungsmediums auf. Die Thermowalze 1 weist eine Mantelschicht 5 rund um den Körper 2 zur Übertragung von Wärme während des Betriebes von dem Wärmeübertragungsmedium zu der Faserbahn, oder von der Faserbahn zu dem Wärmeübertragungsmedium auf. Das Wärmeübertragungsmedium ist vorzugsweise für den Einsatz bei hohen Temperaturen geeignetes Öl. Ein rohrähnlicher Metallmantel 5 mit einer Wanddicke von etwa 1 bis 20 mm, vorzugsweise 1 bis 5 mm, ist als eine Mantelschicht rund um den Körper 2 der Thermowalze 1 angeordnet, so dass eine Umfangsdurchflusskammer 6 für das Wärmeübertragungsmedium, die eine Höhe von etwa 1 bis 2 mm in der Radialrichtung der vorzugsweise drehbaren symmetrischen Thermowalze 1 aufweist, zwischen dem Körper 2 und dem Metallmantel 5 ausgebildet wird.In Fig. 1, a heated and / or cooled fiber web machine roll, i. a thermo roll 1, shown for processing a fiber web. The thermo roll 1 comprises a body 2 for supporting a load, having a substantially cylindrical outer surface, and shaft ends 3a, 3b attached to ends 2a, 2b of the body 2. In Fig. 1, the first shaft end 3a of the body 2, which is attached to the first end 2a of the body, at least a first flow channel 4a for in- and / or Hinausleiten a heat transfer medium, and the second shaft end 3b, which at the second End 2b of the body is fixed, at least a first flow channel 4b for in and / or Hinausleiten a heat transfer medium. The thermo roll 1 has a cladding layer 5 around the body 2 for transferring heat during operation from the heat transfer medium to the fibrous web, or from the fibrous web to the heat transfer medium. The heat transfer medium is preferably oil suitable for use at high temperatures. A tube-like metal shell 5 having a wall thickness of about 1 to 20 mm, preferably 1 to 5 mm, is arranged as a cladding layer around the body 2 of the thermo roll 1, so that a peripheral flow chamber 6 for the heat transfer medium having a height of about 1 to 2 mm in the radial direction of the preferably rotatable symmetrical thermo roll 1, is formed between the body 2 and the metal shell 5.
[0028] Die Befestigung des Metallmantels 5 an dem Körper 2 der Thermowalze 1 in Schnitt A in Fig. 1 ist in Fig. 2 und der dazugehörigen Beschreibung, sowie in Fig. 5 bis 8 und der dazugehörigen Beschreibung detaillierter veranschaulicht. Der Metallmantel 5 kann auch an dem Wel- 3/16 österreichisches Patentamt AT507 935B1 2013-02-15 lenende 3a, 3b der Thermowalze 1 befestigt sein, wie in Fig. 7 dargestellt.The attachment of the metal shell 5 to the body 2 of the thermo roll 1 in section A in Fig. 1 is shown in Fig. 2 and the associated description, and in more detail in Fig. 5 to 8 and the associated description. The metal jacket 5 can also be attached to the end 3a, 3b of the thermo roll 1, as shown in FIG. 7.
[0029] Der Körper 2 der in Fig. 1 dargestellten Thermowalze 1 ist vorzugsweise zylindrisch und rohrähnlich und weist zweite Durchflusskanäle 8a an seinem ersten Ende 2a auf, die eine Strömungsverbindung zwischen einem inneren ersten Teilvolumen 7a an dem ersten Ende 2a des Körpers 2 und der Umfangsdurchflusskammer 6 außerhalb des Körpers 2 ausbilden. Weiterhin weist der Körper 2 auch zweite Durchflusskanäle 8b an seinem zweiten Ende 2b auf, die eine Strömungsverbindung zwischen einem inneren zweiten Teilvolumen 7b an dem zweiten Ende 2b des Körpers 2 und der Umfangsdurchflusskammer 6 außerhalb des Körpers ausbilden.The body 2 of the thermo roll 1 shown in Fig. 1 is preferably cylindrical and tube-like and has second flow channels 8a at its first end 2a, which has a flow connection between an inner first part volume 7a at the first end 2a of the body 2 and Form circumferential flow chamber 6 outside of the body 2. Furthermore, the body 2 also has second flow channels 8b at its second end 2b, which form a flow connection between an inner second partial volume 7b at the second end 2b of the body 2 and the peripheral flow chamber 6 outside the body.
[0030] Die Teilvolumina 7a, 7b werden in dem Körper 2 ausgebildet, dessen Grundform im Wesentlichen zylindrisch und rohrähnlich ist, indem eine Trennwand 9a, 9b in jedem Endbereich des Körpers angebracht wird, obwohl der Standort der Trennwände in der Längsrichtung des Körpers 2 variieren kann. Die Trennwände 9a, 9b ermöglichen die Trennung der Teilvolumina 7a, 7b, die durch eine vorzugsweise zylindrische Innenwand 2d des Körpers 2 und eine Wand 3a', 3b' von dem Wellenende 3a, 3b getrennt sind, welches dem Körper 2 gegenüber liegt, von dem Rauminhalt des Körpers. Die Trennwände 9a, 9b sind vorzugsweise so positioniert, dass kein großes Volumen des Wärmeübertragungsmediums innerhalb der Thermowalze 1 gespeichert wird. Die Teilvolumina 7a, 7b an den unterschiedlichen Enden 2a, 2b des Körpers 2 müssen in Bezug auf Volumen und Abmessungen nicht ähnlich sein, sondern können sich vielmehr voneinander unterscheiden, und zwar zum Beispiel auf Grund unterschiedlich angeordneter zweiter Durchflusskanäle 8a, 8b, unterschiedlicher zweiter Durchflusskanäle 8a, 8b, oder unterschiedlicher Arten von Wellenenden 3a, 3b, die an den Enden 2a, 2b des Körpers 2 befestigt sind.The sub-volumes 7a, 7b are formed in the body 2, the basic shape of which is substantially cylindrical and pipe-like by attaching a partition wall 9a, 9b in each end portion of the body, although the location of the partition walls in the longitudinal direction of the body 2 varies can. The partition walls 9a, 9b allow the separation of the partial volumes 7a, 7b, which are separated by a preferably cylindrical inner wall 2d of the body 2 and a wall 3a ', 3b' of the shaft end 3a, 3b, which is opposite to the body 2, of which Volume of the body. The partition walls 9a, 9b are preferably positioned so that no large volume of the heat transfer medium is stored within the thermo roll 1. The partial volumes 7a, 7b at the different ends 2a, 2b of the body 2 need not be similar in volume and dimensions, but may differ from each other, for example due to differently arranged second flow channels 8a, 8b, different second flow channels 8a, 8b, or different types of shaft ends 3a, 3b, which are attached to the ends 2a, 2b of the body 2.
[0031] Die zweiten Durchflusskanäle 8a, 8b sind vorzugsweise in Form von Radialbohrungen in dem Körper 2 ausgebildet. Die Positionierung oder Anzahl der zweiten Durchflusskanäle 8a, 8b soll in diesem Dokument in keinster Weise begrenzt sein. Sie können unterschiedlich an dem ersten Ende 2a des Körpers im Vergleich zu der an dem anderen Ende 2b verwendeten Anordnung angeordnet sein. Eine andere Anzahl zweiter Durchflusskanäle 8a, 8b kann an den anderen Enden 2a, 2b des Körpers 2 angeordnet sein, und/oder die Durchmesser der zweiten Durchflusskanäle 8a, 8b können sich von denjenigen der angrenzenden zweiten Durchflusskanäle 8a, 8b oder denjenigen der zweiten Durchflusskanäle 8a, 8b an dem anderen Ende 2a, 2b unterscheiden. Zweite Durchflusskanäle 8a, 8b können in demselben oder anderen Abständen von einem Ende 2a, 2b des Körpers angeordnet sein, und/oder mindestens einer der zweiten Durchflusskanäle 8a, 8b kann in einem anderen Abstand von einem Ende 2a, 2b des Körpers im Vergleich zu mehreren anderen zweiten Durchflusskanälen 8a, 8b angeordnet sein, die beide gleich von diesem Ende des Körpers beabstandet sind. Die Abstände der zweiten Durchflusskanäle 8a, 8b voneinander in dem Körper 2 sind vorzugsweise so angeordnet, dass sie in der Drehrichtung des Umfangs der Thermowalze 1 ungleich sind. Wenn die zweiten Durchflusskanäle 8a, 8b in einer gleichmäßigen Beabstandung angeordnet sind, sind bevorzugte Anzahlen dieser Durchflusskanäle die Primzahlen 11 und 13.The second flow channels 8a, 8b are preferably formed in the form of radial bores in the body 2. The positioning or number of the second flow channels 8a, 8b should not be limited in any way in this document. They may be arranged differently at the first end 2a of the body compared to the arrangement used at the other end 2b. Another number of second flow channels 8a, 8b may be disposed at the other ends 2a, 2b of the body 2, and / or the diameters of the second flow channels 8a, 8b may be different from those of the adjacent second flow channels 8a, 8b or those of the second flow channels 8a , 8b at the other end 2a, 2b differ. Second flow channels 8a, 8b may be located at the same or different distances from one end 2a, 2b of the body, and / or at least one of the second flow channels 8a, 8b may be at a different distance from one end 2a, 2b of the body compared to a plurality be arranged other second flow channels 8a, 8b, both of which are equally spaced from this end of the body. The distances of the second flow channels 8 a, 8 b from each other in the body 2 are preferably arranged so that they are unequal in the direction of rotation of the circumference of the thermo roll 1. When the second flow channels 8a, 8b are arranged in a uniform spacing, preferred numbers of these flow channels are the prime numbers 11 and 13.
[0032] In Übereinstimmung mit einem Verfahren der Erfindung können zweite Durchflusskanäle 8a, 8b auch in einer Thermowalze 1 hergestellt werden, indem ein vorzugsweise zylindrischer und rohrähnlicher Körper einer zu konditionierenden Walze oder derjenige einer Thermowalze mit Umfangsbohrungen als eine Basis für einen Körper 2 verwendet wird, wobei zweite Durchflusskanäle 8a, 8b zum Leiten eines Wärmeübertragungsmediums vom Inneren des Körpers 2 auf seinen Außenumfang angeordnet sind. In diesem Fall ist ein rohrähnlicher Metallmantel 5 mit einer Wanddicke von etwa 1 bis 20 mm als eine Mantelschicht rund um den Körper 2 angeordnet, so dass eine Umfangsdurchflusskammer 6 für das Wärmeübertragungsmedium, die eine Höhe von etwa 1 bis 2 mm in der Radialrichtung der Thermowalze 1 aufweist, zwischen dem Körper 2 und dem Metallmantel 5 ausgebildet wird.In accordance with a method of the invention, second flow channels 8a, 8b can also be made in a thermo roll 1 by using a preferably cylindrical and tube-like body of a roll to be conditioned or that of a circular hole thermo roll as a base for a body 2 wherein second flow channels 8a, 8b are arranged for conducting a heat transfer medium from the interior of the body 2 to its outer periphery. In this case, a pipe-like metal shell 5 having a wall thickness of about 1 to 20 mm is disposed as a cladding layer around the body 2, so that a peripheral flow chamber 6 for the heat transfer medium having a height of about 1 to 2 mm in the radial direction of the thermo roll 1, is formed between the body 2 and the metal shell 5.
[0033] Ein Durchflusskanalsystem der Thermowalze 1 weist Folgendes in einer Strömungsverbindung wie in Fig. 1 dargestellt auf: einen ersten Durchflusskanal 4a an einem ersten Wellenende 3a; ein erstes Teilvolumen 7a an einem ersten Ende 2a eines Körpers 2, zweite Durch- 4/16 österreichisches Patentamt AT507 935B1 2013-02-15 flusskanäle 8a, die das erste Teilvolumen 7a und eine Umfangsdurchflusskammer 6 verbinden; die Umfangsdurchflusskammer 6; wobei zweite Durchflusskanäle 8b die Umfangsdurchflusskammer 6 und ein zweites Teilvolumen 7b verbinden; das zweite Teilvolumen 7b; und einen zweiten ersten Durchflusskanal 4b an einem zweiten Wellenende 3b.A flow channel system of the thermal roll 1 has the following in a flow connection as shown in Figure 1: a first flow channel 4a at a first shaft end 3a; a first sub-volume 7a at a first end 2a of a body 2, second through-flow channels 8a connecting the first sub-volume 7a and a peripheral flow chamber 6; the circumferential flow chamber 6; wherein second flow channels 8b connect the circumferential flow chamber 6 and a second sub-volume 7b; the second partial volume 7b; and a second first flow passage 4b at a second shaft end 3b.
[0034] Natürlich kann das Durchflusskanalsystem der Thermowalze 1 auch eine Lösung aufweisen, bei der das Hinein- und/oder Hinausleiten des Wärmeübertragungsmediums durch ein Wellenende 3a oder 3b implementiert wird. Der Fluss kann mit einer Zweiwegekupplung implementiert werden, d.h. Einströmung und Ausströmung werden zum Beispiel an derselben Welle mittels verschachtelter Rohre implementiert, wobei der Rückfluss durch das innere Loch der Thermowalze zurück zu demselben Ende geleitet wird. In diesem Fall kann die andere Welle einfacher implementiert werden, und/oder andere Funktionen, die Platz erfordern, können an dem anderen Wellenende implementiert werden, zum Beispiel kann der Drehbetrieb der Thermowalze dann über das andere Wellenende implementiert werden.Of course, the flow channel system of the thermo roll 1 may also have a solution in which the introduction and / or Hin derleiten the heat transfer medium is implemented by a shaft end 3a or 3b. The flow can be implemented with a two-way clutch, i. Inflow and outflow are implemented, for example, on the same shaft by means of nested tubes, with the return flow through the inner hole of the thermorollor being directed back to the same end. In this case, the other shaft can be more easily implemented, and / or other functions requiring space can be implemented at the other end of the shaft, for example, the rotation operation of the thermoroll can then be implemented over the other end of the shaft.
[0035] Der Werkstoff des Metallmantels 5, der die Mantelschicht der Thermowalze 1 ausbildet, ist vorzugsweise schweißbarer Stahl, vorzugsweise Baustahl. Vorzugsweise ist der Werkstoff des Metallmantels 5 gehärteter legierter Stahl. Der Werkstoff des Körpers 2 der Thermowalze 1 ist Gusseisen, vorzugsweise duktiles Gusseisen.The material of the metal shell 5, which forms the jacket layer of the thermo roll 1, is preferably weldable steel, preferably structural steel. Preferably, the material of the metal shell 5 is hardened alloyed steel. The material of the body 2 of the thermo roll 1 is cast iron, preferably ductile cast iron.
[0036] In Fig. 2 ist eine Teilvergrößerung von Schnitt A in Fig. 1 dargestellt, welche die Befestigung des Metallmantels 5 an dem Körper 2 der Thermowalze und die Ausbildung der Umfangsdurchflusskammer 6 innerhalb des Metallmantels 5 veranschaulicht. Der Metallmantel 5 ist an dem Körper 2 durch Schweißen, vorzugsweise Reibschweißen, an mindestens einem seiner Grenzbereiche 5a, 5b befestigt, in Fig. 2 an seinem Grenzbereich 5a angebracht. Der bevorzugte Bereich zum Schweißen 10 ist in Fig. 2 durch eine gepunktete Linie angegeben. Der Metallmantel 5 kann an einem in dem Körper 2 ausgebildeten Ansatz 2c befestigt sein. Der Metallmantel 5 kann auch mithilfe eines separaten Teils (nicht dargestellt) an dem Körper 2 befestigt sein, welches rund um den Körper 2 angeordnet ist und einen vorzugsweise zylindrischen Ansatz ausbildet, wobei in diesem Fall der Körper 2 vorzugsweise eine im Wesentlichen zylindrische Außenfläche 2e aufweist, wobei weniger Werkstoff entfernt werden muss, wenn die Umfangsdurchflusskammer ausgebildet wird. Vorzugsweise bestimmt die Höhe des Ansatzes 2c die Höhe der Umfangsdurchflusskammer 6. Der Ansatz 2c kann zum Beispiel durch Bearbeiten des Körpers 2 auf einen Durchmesser erfolgen, der kleiner als der Durchmesser des Ansatzes 2c in dem gewünschten Bereich der Umfangsdurchflusskammer 6 ist.In Fig. 2 a partial enlargement of section A is shown in Fig. 1, which illustrates the attachment of the metal shell 5 to the body 2 of the thermo roll and the formation of the circumferential flow chamber 6 within the metal shell 5. The metal shell 5 is attached to the body 2 by welding, preferably friction welding, to at least one of its boundary regions 5a, 5b, attached to its boundary region 5a in FIG. The preferred range for welding 10 is indicated in Fig. 2 by a dotted line. The metal shell 5 may be attached to a formed in the body 2 approach 2c. The metal shell 5 can also be fixed to the body 2 by means of a separate part (not shown), which is arranged around the body 2 and forms a preferably cylindrical projection, in which case the body 2 preferably has a substantially cylindrical outer surface 2e wherein less material must be removed when the circumferential flow chamber is formed. Preferably, the height of the boss 2c determines the height of the circumferential flow chamber 6. The boss 2c may be made, for example, by machining the body 2 to a diameter smaller than the diameter of the boss 2c in the desired area of the circumferential flow chamber 6.
[0037] Alternativ kann der erste Metallmantel 5 um mindestens eine Welle 3a, 3b der Thermowalze 1 herum befestigt werden. Die Befestigung kann wie in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben durch Schweißen erfolgen. In diesem Fall kann der Abstand des Ansatzes 2c zu der Kante eines Walzenspaltes während des Betriebes groß sein und die Ermüdungsbelastung auf dem Metallmantel 5 bleibt niedriger. Der Ansatz 2c ist vorzugsweise so konzipiert, dass die Ermüdungsbelastung auf dem Metallmantel 5 und auf dem zur Ausbildung des Ansatzes verwendeten Werkstoff minimiert wird. Deshalb ist der Ansatz 2c vorzugsweise in den Bereichen der Wellenenden 3a, 3b und des Körpers 2 wie oben beschrieben konzipiert, was auch in Fig. 3 und der dazugehörigen Beschreibung veranschaulicht ist.Alternatively, the first metal shell 5 can be fixed around at least one shaft 3a, 3b of the thermo roll 1. The attachment can take place as described in connection with FIG. 2 by welding. In this case, the distance of the lug 2c to the edge of a nip during operation may be large and the fatigue load on the metal shell 5 remains lower. The approach 2c is preferably designed so that the fatigue load on the metal shell 5 and on the material used to form the neck is minimized. Therefore, the projection 2c is preferably designed in the regions of the shaft ends 3a, 3b and the body 2 as described above, which is also illustrated in Fig. 3 and the accompanying description.
[0038] Alternativ oder zusätzlich kann der Metallmantel 5 mittels einer Schraubverbindung 11 an dem Körper 2 in dem Bereich des oben beschriebenen Ansatzes 2c an mindestens einem seiner Grenzbereiche 5a, 5b oder in einer anderen Ausführungsform der Erfindung an mindestens einem Wellenende 3a, 3b befestigt sein. Vorzugsweise ist die Umfangsdurchflusskammer 6 so angeordnet, dass sie gegen einen Druck des Wärmeübertragungsmediums beständig ist, der 2 bis 3 bar entspricht. Zur Abdichtung der Umfangsdurchflusskammer 6, so dass sie unter Druck mindestens an einem Grenzbereich 5a, 5b leckdicht ist, kann vorzugsweise mindestens eine Dichtung 12 verwendet werden, die an einem Ende 2a, 2b des Körpers oder bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung an einem Wellenende 3a, 3b, vorzugsweise in einer Nut 12, die in dem Ansatz 2c gegen den montierten Metallmantel 5 ausgebildet ist, angeordnet sein. 5/16 österreichisches Patentamt AT507 935B1 2013-02-15 [0039] In Fig. 3 ist eine bevorzugte Konstruktion des Werkstoffes 2a, 3a innerhalb eines Grenzbereiches 5a des Metallmantels 5 dargestellt. Bei dieser beispielhaften Ausführungsform wird der Metallmantel 5 um ein Wellenende 3a herum befestigt, welches konzipiert ist, um die Ermüdungsbelastung auf dem Metallmantel 5 in den Grenzbereichen 5a, 5b zu minimieren. Eine rund um die Welle 3a vorgesehene Verbindung verringert vorteilhaftenweise oder beseitigt sogar die Notwendigkeit der Abdichtung des Wellenendes 2a des Körpers 2 im Verhältnis zu dem Ende 2a des Körpers 2. Diese Konstruktion ermöglicht auch das Entfernen des Metallmantels 5 zur Wartung, ohne die Wellenenden 3a, 3b von dem Körper 2 abzunehmen.Alternatively or additionally, the metal shell 5 by means of a screw 11 on the body 2 in the region of the approach 2c described above at least one of its boundary regions 5a, 5b or in another embodiment of the invention to at least one shaft end 3a, 3b attached , Preferably, the circumferential flow chamber 6 is arranged so as to be resistant to a pressure of the heat transfer medium corresponding to 2 to 3 bar. For sealing the circumferential flow chamber 6 so that it is leak-tight under pressure at least at a boundary region 5a, 5b, preferably at least one seal 12 may be used, which at one end 2a, 2b of the body or in another embodiment of the invention at a shaft end 3a , 3b, preferably in a groove 12, which is formed in the neck 2c against the assembled metal shell 5, be arranged. FIG. 3 shows a preferred construction of the material 2 a, 3 a within a boundary region 5 a of the metal jacket 5. In this exemplary embodiment, the metal shell 5 is secured around a shaft end 3a which is designed to minimize the fatigue stress on the metal shell 5 in the boundary regions 5a, 5b. A connection provided around the shaft 3a advantageously reduces or even eliminates the need to seal the shaft end 2a of the body 2 with respect to the end 2a of the body 2. This construction also allows removal of the metal shell 5 for maintenance, without the shaft ends 3a, 3b from the body 2 decrease.
[0040] Das folgende Rechenbeispiel zeigt, wie eine Länge L der abgerundeten Kante, die innerhalb des Metallmantels 5 in der Längsrichtung der Faserbahnmaschinenwalze ausgebildet ist, zu bestimmen ist. In dem in Fig. 3 dargestellten Fall umfasst die abgerundete Kante zwei aneinander angrenzende und in Wechselbeziehung stehende Abrundungshalbmesser r, welche die abgerundete Form des Ansatzes 2c an dem Wellenende 3a ausbilden, wobei der Metallmantel 5 um das Walzenende 3a herum befestigt ist, welches wiederum an dem Ende 2a des Körpers 2 befestigt ist. In dem Rechenbeispiel beträgt die Höhe h der Umfangsdurchflusskam-mer 6 2 mm und die Dicke t des aus Metall bestehenden Metallmantels 5 beträgt 10 mm. Die Biegebeanspruchung an der abgerundeten Kante kann unter Verwendung der Formeln (I) und (II) bestimmt werden, wobei a die Ermüdungsbelastung ist und das Elastizitätsmodul E für Stahl 210 GPa beträgt. £ 2 r (I) σ = Εε (II) [0041] Die Länge der abgerundeten Kante wird aus der Formel (III) erhaltenThe following calculation example shows how to determine a length L of the rounded edge formed inside the metal shell 5 in the longitudinal direction of the fiber web machine roll. In the case shown in Fig. 3, the rounded edge comprises two adjacent and interrelated rounding radii r, which form the rounded shape of the lug 2c at the shaft end 3a, the metal shell 5 being fixed around the roll end 3a, which in turn the end 2a of the body 2 is fixed. In the calculation example, the height h of the circumferential flow chamber 6 is 2 mm, and the thickness t of the metallic metal shell 5 made of metal is 10 mm. The bending stress at the rounded edge can be determined using formulas (I) and (II), where a is the fatigue loading and the modulus of elasticity E for steel is 210 GPa. The length of the rounded edge is obtained from the formula (III)
L - r sin r cos-1 ' r — h }) V l r u (III) [0042] Wenn die zulässige Ermüdungsbelastung von Spitze zu Spitze os = 70 Mpa beträgt, erhält man den Abrundungshalbmesser r durch Anwendung der Formeln (I) und (II) wie folgt: Z7 f E 210GPa E—< σ =>r>--l =--1 Qmm = 15000mm 2 r 2<7s 2 · TOM Pa [0043] Auf diese Weise erhält man 245 mm als die Länge L der abgerundeten Kante durch die Anwendung der Formel (III): L = 15000 sin -1 cos 15000-2 15000 ΛΛ = 245mmL - r sin cos-1 'r - h}) V lru (III) When the allowable tip-to-tip fatigue loading os = 70 Mpa, the rounding radius r is obtained by applying formulas (I) and ( II) as follows: Z7 f E 210GPa E- < σ => r> -1 = 1 Qmm = 15000mm 2 r 2 <7s 2 * TOM Pa In this way, 245 mm is obtained as the length L of the rounded edge by the application of formula (III) : L = 15000 sin -1 cos 15000-2 15000 ΛΛ = 245mm
Jj [0044] In Fig. 4 ist die in Fig. 1 dargestellte Thermowalze 1 ohne die Mantelschicht und ein Beispiel eines Flusses F des Wärmeübertragungsmediums in dem Bereich der Umfangsdurch-flusskammer 6 auf einer Außenfläche 2e des Körpers 2 der Thermowalze dargestellt.In Fig. 4, the thermo roll 1 shown in Fig. 1 without the cladding layer and an example of a flow F of the heat transfer medium in the region of the circumferential flow chamber 6 is shown on an outer surface 2e of the body 2 of the thermo roll.
[0045] Die zweiten Durchflusskanäle 8a, 8b sind in dem Körper 2 der Thermowalze 1 außerhalb des Bereiches angeordnet, in dem die Faserbahn eine Außenfläche 5c des Metallmantels 5 während des Betriebes der Walze 1 berührt, um keinen zu hohen Temperaturgradienten während des Betriebes der Thermowalze zu verursachen.The second flow channels 8a, 8b are arranged in the body 2 of the thermo roll 1 outside the region in which the fibrous web contacts an outer surface 5c of the metal shell 5 during operation of the roll 1 so as not to cause excessive temperature gradients during operation of the thermo roll to cause.
[0046] Wenn die Wanddicke des Metallmantels etwa 5 bis 20 mm beträgt und der Mantel ausreichend starr ist, können Hohlräume wie zum Beispiel Nuten (nicht dargestellt) vorzugsweise auf der Außenfläche 2e des Körpers 2 ausgebildet werden, um den Fluss in die Umfangsdurch-flusskammer 6 zu führen. Die den Fluss führenden Hohlräume können in einer Axialrichtung auf der Walze 1 oder in einem schiefen Winkel im Verhältnis zu der Achse der Walze oder spiralförmig um die Außenfläche 2e des Körpers 2 herum verlaufen. In diesem Fall kann die Um- 6/16 österreichisches Patentamt AT 507 935 B1 2013-02-15 fangsdurchflusskammer 6 flach ausgeführt sein, vorzugsweise flacher als ohne die den Fluss führenden Hohlräume, wodurch die Verformungen des Metallmantels 5 klein werden.When the wall thickness of the metal shell is about 5 to 20 mm and the shell is sufficiently rigid, voids such as grooves (not shown) may preferably be formed on the outer surface 2e of the body 2 to allow flow into the circumferential flow chamber 6 to lead. The flux-carrying cavities may extend in an axial direction on the roll 1 or at an oblique angle relative to the axis of the roll or spirally around the outer surface 2e of the body 2. In this case, the peripheral flow chamber 6 may be flat, preferably flatter than without the flux-carrying cavities, whereby the deformations of the metal shell 5 become small.
[0047] In Fig. 5, 6, 7 und 8 sind bevorzugte Möglichkeiten zur Befestigung des Metallmantels 5 der zum Beispiel in Fig. 1 dargestellten Thermowalze 1 dargestellt. Die Thermowalze 1 kann eine Thermowalze eines Kalanders sein, wobei eine äußerste Mantelschicht 5, die dem Papier gegenüberliegt, d.h. der Metallmantel 5, oben auf einem Innenkörper 5 zum Beispiel mittels einer Schrumpfverbindung befestigt sein kann. Die Mantelschicht 5 ist einer großen Wärmebelastung ausgesetzt. Der Temperaturunterschied zwischen der Mantelschicht 5 und dem Innenteil der Thermowalze 1, wie zum Beispiel dem Wärmeübertragungsmedium und/oder dem Körper 2 verursacht einen Temperaturunterschied in der Mantelschicht 5, der wiederum die Bewegung der Mantelschicht 5 in der Axialrichtung, insbesondere in den Endbereichen 5a, 5b der Mantelschicht 5 verursacht. Die Bewegung der Mantelschicht 5 in der Axialrichtung muss bei dieser Schrumpfverbindung verhindert werden, damit sie ordnungsgemäß funktioniert, und um unter Anderem das als Reiben bezeichnete Ermüdungsphänomen zu vermeiden. Das Problem tritt dann auf, wenn sich der Werkstoff des Körpers 2 der Thermowalze 1 und der Werkstoff der Mantelschicht 5 unterscheiden und somit zum Beispiel durch Schweißen schwer miteinander verbindbar sind. Die Bewegung in der Axialrichtung muss in beiden Richtungen an beiden Endbereichen 5a, 5b der Mantelschicht 5 vermieden werden.In Fig. 5, 6, 7 and 8 preferred ways for fixing the metal shell 5 of the thermo roll 1 shown for example in Fig. 1 are shown. The thermo roll 1 may be a thermo roll of a calender, with an outermost cladding layer 5 facing the paper, i. the metal shell 5 can be fixed on top of an inner body 5, for example by means of a shrink connection. The cladding layer 5 is exposed to a large heat load. The temperature difference between the cladding layer 5 and the inner part of the thermo roll 1, such as the heat transfer medium and / or the body 2, causes a temperature difference in the cladding layer 5, which in turn causes the cladding layer 5 to move in the axial direction, particularly in the end regions 5a, 5b the cladding layer 5 causes. The movement of the cladding layer 5 in the axial direction must be prevented in this shrink connection for it to function properly and, inter alia, to avoid the fatigue phenomenon called rubbing. The problem occurs when the material of the body 2 of the thermo roll 1 and the material of the cladding layer 5 differ and thus are difficult to connect to each other, for example by welding. The movement in the axial direction must be avoided in both directions at both end regions 5 a, 5 b of the jacket layer 5.
[0048] Die Befestigung des in jeder der Figuren 5, 6, 7 und 8 dargestellten Metallmantels 5 kann auch eine Abdichtungkonstruktion 12 wie in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben umfassen.The attachment of the metal shell 5 shown in each of Figures 5, 6, 7 and 8 may also include a sealing structure 12 as described in connection with Figure 2.
[0049] In Übereinstimmung mit einem in Fig. 5 dargestellten, besonders bevorzugten Befestigungsverfahren wird der Metallmantel 5 an einer Nut 13 befestigt, die in dem Körper 2 der Thermowalze mittels eines Reifens 14 an mindestens einem ihrer Grenzbereiche 5a, 5b, in Fig. 5 in dem Grenzbereich 5a, ausgebildet ist. Diese Art eines Befestigungsverfahrens ermöglicht das Entfernen der Wellenenden 3a, 3b von dem Körper 2, während der Metallmantel 5 in seiner Position verbleibt. Zusätzlich werden keine Schrauben 11 mit großen Abmessungen benötigt, da die Verbindung formschlüssig zwischen der Nut 13 und dem Reifen 14 hauptsächlich die in der Axialrichtung auf die Verbindung aufgebrachte Last trägt. Wenn der Metallmantel 5 von dem Körper 2 entfernt wird, kann eine Schweißnaht 16a zwischen den Reifen 14 und den Metallmantel 5 eingearbeitet werden. Der Reifen 14 kann als ein preisgünstiges und austauschbares Verbindungsstück angesehen werden, welches leicht gegen ein neues austauschbar ist. Der Körper 5 muss nicht durch maschinelle Bearbeitung abgetragen werden und die Abtragung oder Verkürzung des Metallmantels 5 in der Axialrichtung ist gering.In accordance with a particularly preferred fastening method shown in Fig. 5, the metal shell 5 is fixed to a groove 13 formed in the body 2 of the thermo roll by means of a tire 14 at at least one of its boundary portions 5a, 5b, in Fig. 5 in the boundary region 5a, is formed. This type of fastening method allows the shaft ends 3a, 3b to be removed from the body 2 while the metal shell 5 remains in position. In addition, no screws 11 are required with large dimensions, since the connection form-fitting manner between the groove 13 and the tire 14 mainly carries the applied in the axial direction of the connection load. When the metal shell 5 is removed from the body 2, a weld 16a may be incorporated between the tire 14 and the metal shell 5. The tire 14 may be considered as a low cost and replaceable connector that is easily interchangeable with a new one. The body 5 need not be removed by machining, and the abrasion or shortening of the metal shell 5 in the axial direction is small.
[0050] In Fig. 5 ist die Nut 13, an welcher der Reifen 14 befestigt wird, auf dem Körper 2 der Thermowalze 1 vorzugsweise auf der Oberfläche des Körpers 2 in dem Endbereich 2a des Körpers ausgebildet. Der Reifen 14 besteht aus einem schweißbaren Werkstoff, vorzugsweise Stahl. Die Grenze bzw. der Rand 5a des Metallmantels 5 wird durch Schweißen an dem Reifen 14 befestigt. Die Schweißnaht ist als 16a angegeben. Die Querschnittsformen der Nut 13 und des Reifens 14 sind vorzugsweise keilförmig, vorzugsweise einander entsprechend. Die Seiten des Reifens 14 übermitteln die Axialkraft über die Seiten der Nut 13 zu dem Körper 2, um den Metallmantel 5 in der Axialrichtung im Verhältnis zu dem Körper 2 in seiner Position zu halten. Der Reifen 14 wird vorzugsweise im geschnittenen Zustand in der Nut 13 angebracht und die Enden der geschnittenen Reifenteile werden zum Beispiel aneinander geschweißt. Aus anderen Gründen kann der Reifen 14 auch in der Axialrichtung der Thermowalze 1 zum Beispiel in zwei Teile geteilt werden, was durch das Bezugszeichen 15 veranschaulicht ist. In diesem Fall wird der Rand 5a des Metallmantels 5 durch Schweißen an einem ersten Reifen 14 befestigt und ein zweiter Reifen 15, der durch Schrauben 11 befestigt ist, kann verwendet werden, um das endgültige Befestigen durch Festziehen des Reifens 14, 15 in der Nut 13 zu erreichen. Eine Nut auf dem Körper 2 kann auch durch einen Ansatz (nicht dargestellt) auf dem Körper ersetzt werden und dementsprechend kann eine Nut, die zu dem Ansatz passt, in dem Reifen angeordnet werden, wobei die Seiten der Nut in dem Reifen die Axialkraft über die Seiten des Ansatzes zu dem Körper 2 übermitteln, um den Metallmantel 5 in der Axialrichtung im Verhältnis zu dem Körper 2 in seiner Position zu halten. 7/16 österreichisches Patentamt AT 507 935 B1 2013-02-15 [0051] In Fig. 6 ist eine alternative Art der Befestigung des Metallmantels 5 an dem Körper 2 der Thermowalze 1 dargestellt. In Fig. 6 ist der Metallmantel 5 mittels einer Schraubverbindung 11 an dem Körper 2 an mindestens einem seiner Grenzbereiche 5a in Radialrichtung der Thermowalze 1 ohne Schweißnaht befestigt. Eine solche Schraubverbindung 11 erfordert die Verwendung von Schrauben 11 mit großen Abmessungen und die Anpassung dieser Schrauben 11 an einen Endbereich der Thermowalze 1 gemeinsam mit Befestigungsschrauben 17 des Wellenendes 3a, 3b.In Fig. 5, the groove 13 to which the tire 14 is fixed is formed on the body 2 of the thermo roll 1 preferably on the surface of the body 2 in the end portion 2a of the body. The tire 14 is made of a weldable material, preferably steel. The boundary 5a of the metal shell 5 is fixed to the tire 14 by welding. The weld is indicated as 16a. The cross-sectional shapes of the groove 13 and the tire 14 are preferably wedge-shaped, preferably corresponding to each other. The sides of the tire 14 transmit the axial force across the sides of the groove 13 to the body 2 to hold the metal shell 5 in position in the axial direction relative to the body 2. The tire 14 is preferably mounted in the cut state in the groove 13, and the ends of the cut tire parts are welded to each other, for example. For other reasons, the tire 14 may also be divided into two parts in the axial direction of the thermo roll 1, for example, as illustrated by the reference numeral 15. In this case, the edge 5a of the metal shell 5 is fixed to a first tire 14 by welding, and a second tire 15 fastened by screws 11 can be used to secure the final fastening by tightening the tire 14, 15 in the groove 13 to reach. A groove on the body 2 may also be replaced by a lug (not shown) on the body and, accordingly, a groove matching the lug may be placed in the tire with the sides of the groove in the tire applying the axial force over the body Transfer sides of the approach to the body 2 to hold the metal shell 5 in the axial direction relative to the body 2 in position. FIG. 6 shows an alternative way of fastening the metal sheath 5 to the body 2 of the thermo roll 1. In Fig. 6, the metal shell 5 is fixed by means of a screw 11 to the body 2 at least one of its boundary portions 5a in the radial direction of the thermo roll 1 without weld. Such a screw connection 11 requires the use of screws 11 with large dimensions and the adaptation of these screws 11 to an end portion of the thermo roll 1 together with fastening screws 17 of the shaft end 3a, 3b.
[0052] In Fig. 7 ist eine alternative Art der Befestigung des Metallmantels 5 an mindestens einem Wellenende 3a, 3b der Thermowalze 1 dargestellt. In Fig. 7 ist der Metallmantel 5 durch Schweißen an dem Wellenende 3a, 3b an der Kante des Endbereiches 5a befestigt. Die Schweißnaht ist als 16b angegeben. Alternativ oder zusätzlich zu der in Fig. 7 dargestellten Schweißnaht 16b, kann der Metallmantel 5 mittels einer Schraubverbindung 1T in Axialrichtung an dem Wellenende 3a befestigt werden, wobei die Mantelschicht in diesem Fall dick genug für die Schraubverbindung 11' sein muss.In Fig. 7, an alternative way of fastening the metal shell 5 at least one shaft end 3a, 3b of the thermo roll 1 is shown. In Fig. 7, the metal shell 5 is fixed by welding to the shaft end 3a, 3b at the edge of the end portion 5a. The weld is indicated as 16b. As an alternative or in addition to the weld 16b shown in FIG. 7, the metal jacket 5 can be fastened in the axial direction to the shaft end 3a by means of a screw connection 1T, the jacket layer in this case having to be thick enough for the screw connection 11 '.
[0053] Die in Fig. 8 dargestellte Thermowalze 1 weist mindestens einen Flansch 18 auf, der zwischen dem Körper 2 und mindestens einem Wellenende 3a, 3b befestigt ist, wobei der Metallmantel 5 an dem Flansch 18 an mindestens einem seiner Grenzbereiche 5a, 5b befestigt ist. Die Schweißnaht ist als 16b angegeben.The thermo roll 1 shown in Fig. 8 comprises at least one flange 18 which is fixed between the body 2 and at least one shaft end 3a, 3b, wherein the metal shell 5 attached to the flange 18 at at least one of its boundary portions 5a, 5b is. The weld is indicated as 16b.
[0054] Die Thermowalze in Übereinstimmung mit der Erfindung ist vorzugsweise mindestens eine der Folgenden: eine Thermowalze eines Mehrwalzenkalanders, eine Thermo-walze eines Weichkalanders, eine Thermowalze eines Kalanders mit langem Walzenspalt, eine Thermowalze eines Schuhkalanders, eine Thermowalze eines Band-kalanders, eine Thermowalze eines Metallbandkalanders, ein Trockenzylinder, eine Thermowalze einer Druckeinheit einer Faserbahnmaschine und/oder eine Thermo-walze eines Beschichtungsabschnittes einer Faserbahnmaschine.The thermo roll in accordance with the invention is preferably at least one of the following: a thermo roll of a multi-roll calender, a soft calender thermal roll, a long nip calender thermal roll, a shoe calender thermo roll, a ribbon calender thermo roll, a calender roll Thermo roll of a metal belt calender, a drying cylinder, a thermo roll of a printing unit of a fiber web machine and / or a thermal roll of a coating section of a fiber web machine.
[0055] Ein Verfahren in Übereinstimmung mit der Erfindung für die Walzenwartung einer Thermowalze 1 umfasst den Austausch eines Metallmantels 5, der eine Mantelschicht ausbildet, durch einen anderen Metallmantel 5, dessen Werkstoff dieselben Merkmale oder Merkmale aufweist, die sich von denjenigen des zu ersetzenden Metallmantels 5 unterscheiden.A method in accordance with the invention for the roll maintenance of a thermo roll 1 comprises the replacement of a metal shell 5, which forms a cladding layer, by another metal shell 5, the material of which has the same characteristics or features as those of the metal shell to be replaced 5 different.
[0056] Vorzugsweise unterscheidet sich der auszutauschende Metallmantel 5 der Thermowalze 1 in Bezug auf mindestens eines der folgenden Merkmale: Oberflächenqualität, Härte, Dicke, Werkstofffestigkeit, Schweißeignung, Wärmeleitfähigkeit, Aushärtbarkeit.Preferably, the metal shell 5 of the thermo roll 1 to be exchanged differs with respect to at least one of the following characteristics: surface quality, hardness, thickness, material strength, weldability, thermal conductivity, curability.
[0057] Ein Verfahren zur Herstellung einer beheizten und/oder gekühlten Walze, d.h. einer Thermowalze 1, die einen Körper 2 zum Tragen einer Last aufweist, die ein erstes Ende 2a und ein zweites Ende 2b aufweist; mindestens ein Wellenende 3a, 3b, welches an einem Ende 2a, 2b des Körpers 2 befestigt ist, und mindestens einen ersten Durchflusskanal 4a, 4b zum Hinein-und/oder Hinausleiten eines Wärmeübertragungsmediums; und eine Mantelschicht rund um den Körper 2 zur Übertragung von Wärme von dem Wärmeübertragungsmedium zu einer Faserbahn oder von der Faserbahn zu dem Wärmeübertragungsmedium während des Betriebes; umfasst die Verwendung eines Körpers einer zu konditionierenden Walze oder desjenigen einer Thermowalze mit Umfangsbohrungen als eine Basis für den Körper 2 der Thermowalze, wobei zweite Durchflusskanäle 8a, 8b vom Inneren des Körpers 2 zu seinem Außenumfang angeordnet sind, wobei ein rohrähnlicher Metallmantel 5 mit einer Wanddicke von etwa 1 bis 20 mm als eine Mantelschicht rund um den Körper 2 angeordnet ist, so dass eine Umfangsdurchflusskammer 6 für das Wärmeübertragungsmedium, die eine Höhe von etwa 1 bis 2 mm in Radialrichtung der Thermowalze 1, zwischen dem Körper 2 und dem Metallmantel 5 ausgebildet wird.A method for producing a heated and / or cooled roll, i. a thermo roll 1 having a body 2 for supporting a load having a first end 2a and a second end 2b; at least one shaft end 3a, 3b fixed to one end 2a, 2b of the body 2, and at least one first flow passage 4a, 4b for introducing and / or discharging a heat transfer medium; and a cladding layer around the body 2 for transferring heat from the heat transfer medium to a fibrous web or from the fibrous web to the heat transfer medium during operation; comprises the use of a body of a roller to be conditioned or that of a circular hole thermo roll as a base for the body 2 of the thermo roll, second flow channels 8a, 8b being disposed from the interior of the body 2 to its outer periphery, a tubular metal sheath 5 having a wall thickness of about 1 to 20 mm is disposed as a cladding layer around the body 2, so that a circumferential flow chamber 6 for the heat transfer medium having a height of about 1 to 2 mm in the radial direction of the thermo roll 1, between the body 2 and the metal shell 5 is formed becomes.
[0058] Die Thermowalze gemäß der Erfindung umfasst keine separaten "Umfangsbohrungen" für das Wärmeübertragungsmedium in dem Körper der Walze bzw. solche separaten Bohrungen müssen nicht zum Leiten des Wärmeübertragungsmediums verwendet werden, sondern stattdessen wird die Walze hauptsächlich in zwei Teile, den Körper 2 und den Metallmantel 5, mit relativ dünnen Wänden geteilt. 8/16 österreichisches Patentamt AT 507 935 B1 2013-02-15 [0059] Das Wärmeübertragungsmedium wird als ein Fluss F durch die zweiten Durchflusskanäle 8a, 8b in dem Körper 2 zu einer Außenfläche 2e des Körpers 2 und entlang seiner Oberfläche, und optional auch entlang auf der Oberfläche ausgebildeter Durchflusshohlräume geleitet, und die dadurch ausgebildete Durchflusskammer 6 wird mit dem auf dem Körper 2 angebrachten Metallmantel 5 geschlossen. Der Metallmantel 5 ist vorzugsweise sehr dünn, wobei die Isolierschicht zwischen der Oberfläche der Thermowalze 1 und dem Wärmeübertragungsmedium dünn bleibt und nur eine Dicke von 1 bis 2 mm aufweist.The thermo roll according to the invention does not comprise separate " circumferential holes " for the heat transfer medium in the body of the roller or such separate holes need not be used to conduct the heat transfer medium, but instead the roll is divided mainly into two parts, the body 2 and the metal shell 5, with relatively thin walls. The heat transfer medium is referred to as a flow F through the second flow channels 8a, 8b in the body 2 to an outer surface 2e of the body 2 and along its surface, and optionally also along flow-cavities formed on the surface, and the flow chamber 6 formed thereby is closed with the metal shell 5 mounted on the body 2. The metal shell 5 is preferably very thin, the insulating layer between the surface of the thermo roll 1 and the heat transfer medium remains thin and has only a thickness of 1 to 2 mm.
[0060] Der Körper 2 der Thermowalze 1 trägt die auf die Walze aufgebrachte externe Belastung, wie zum Beispiel den Walzenspaltdruck in einem Kalander. So wird zum Beispiel bei einer typischen Anwendung der Metallmantel 5 in dem Walzenspalt eines Kalanders oder einer Druckeinheit gegen den Körper 2 gepresst. Das Wärmeübertragungsmedium funktioniert zusätzlich wie ein Schmiermittel zwischen dem Metallmantel 5 und dem Körper 2, und verringert Reibung und Verschleiß, die im Kontakt zwischen dem Metallmantel und dem Körper, zum Beispiel durch den Walzenspaltkontakt verursacht, erzeugt werden. Je nach Notwendigkeit können Schmiermerkmale durch die Verwendung von Zusätzen im Öl verbessert werden. So verbessern zum Beispiel WS2 oder MoS2 in Pulverform materiell die Schmiermerkmale bei hohen Temperaturen.The body 2 of the thermo roll 1 carries the external load applied to the roll, such as the nip pressure in a calender. For example, in a typical application, the metal shell 5 in the nip of a calender or printing unit is pressed against the body 2. The heat transfer medium additionally functions as a lubricant between the metal shell 5 and the body 2, and reduces friction and wear generated in contact between the metal shell and the body, for example, by the nip contact. Depending on the need, lubricating features can be improved by using additives in the oil. For example, WS2 or MoS2 in powder form materially improve the lubricity characteristics at high temperatures.
[0061] Mittels der Thermowalze 1 in Übereinstimmung mit der Erfindung kann eine Profilierungswirkung bereitgestellt werden, wenn ein magnetorheologisches Öl als Wärmeübertragungsmedium verwendet und ein Magnet auf das Öl angewandt wird. Eine Walzenspaltprofilierungswirkung kann durch die Steuerung des/der Magnete(n) auf passende Art und Weise und durch die passende Positionierung des Magneten erreicht werden. In diesem Fall kann der Standort des magnetorheologischen Wärmeübertragungsmediums in dem Bereich der Durchflusskammer 6 beeinflusst werden und die Geschwindigkeit und Rate des Flusses des magnetorheologischen Wärmeübertragungsmediums kann gesteuert werden, indem der Standort und die Stärke des magnetischen Flusses so angeordnet werden, dass sie das Wärmeübertragungsmedium in den Bereich führen, in dem die Walzenspaltprofilierung gewünscht wird. In dem Bereich des Walzenspaltes, in dem eine Erhöhung des Durchmessers der Thermowalze erwünscht ist, und wo eine erhöhte Kompression der Faserbahn verursacht wird, kann zum Beispiel eine höhere Temperatur durch die Beschleunigung des Flusses des Wärmeübertragungsmediums und/oder durch die Erhöhung der Durchsatzrate des warmen Wärmeübertragungsmediums erreicht werden.By means of the thermo roll 1 in accordance with the invention, a profiling effect can be provided when a magnetorheological oil is used as the heat transfer medium and a magnet is applied to the oil. A nip profiling effect can be achieved by the control of the magnet (s) in a proper manner and by the proper positioning of the magnet. In this case, the location of the magnetorheological heat transfer medium in the area of the flow chamber 6 can be influenced, and the speed and rate of flow of the magnetorheological heat transfer medium can be controlled by arranging the location and the strength of the magnetic flux to transfer the heat transfer medium to the heat transfer medium Lead area in which the nip profiling is desired. In the area of the nip in which an increase in the diameter of the thermo roll is desired and where increased compression of the fibrous web is caused, for example, a higher temperature may be achieved by accelerating the flow of the heat transfer medium and / or by increasing the flow rate of the hot web Heat transfer medium can be achieved.
[0062] Wo eine allgemeine Verbesserung der Beheizungsmerkmale von Thermowalzen, wie zum Beispiel der Thermowalze 1 in Übereinstimmung mit der Erfindung, und von bekannten Thermowalzen mit Umfangsbohrungen erwünscht ist, ist es möglich, ein Wärmeübertragungsmedium vorzugsweise mit heißen, glühenden Zinn-, Natrium- oder Quecksilberpartikeln in das Wärmeübertragungskanalsystem der Thermowalze einzuleiten, und das die Partikel enthaltende Fluid aus dem Wärmeübertragungskanalsystem hinauszuleiten, nachdem die Wärme freigesetzt wurde. Solche Partikel, wie zum Beispiel Zinn-, Natrium- oder Quecksilberpartikel, können zum Beispiel vorzugsweise durch Induktion erwärmt werden.Where a general improvement in the heating characteristics of thermo rolls, such as the thermo roll 1 in accordance with the invention, and of known circular hole thermo rolls is desired, it is possible to use a heat transfer medium, preferably hot, glowing tin, sodium or Introduce mercury particles into the heat transfer channel system of the thermo roll, and to pass the fluid containing the particles out of the heat transfer channel system after the heat has been released. For example, such particles as tin, sodium or mercury particles may preferably be heated by induction.
[0063] Wenn gewünscht wird, Dampf in einen Walzenspalt in Verbindung mit einer Thermowalze 1 in Übereinstimmung mit der Erfindung einzuleiten, die mit einem Zinnmantel ausgerüstet ist, kann der Metallmantel 5 mit Perforationen für den Dampf versehen sein. Heißer Dampf kann dann mit hohem Druck in das Wärmeübertragungskanalsystem eingeleitet und von der Umfangsdurchflusskammer 6 durch den perforierten Metallmantel 5 ausgeblasen werden.When it is desired to introduce steam into a nip in connection with a thermo roll 1 in accordance with the invention equipped with a tin jacket, the metal shell 5 may be provided with perforations for the steam. Hot steam may then be introduced at high pressure into the heat transfer channel system and blown out of the peripheral flow chamber 6 through the perforated metal shell 5.
[0064] Die Wärmeübertragung in Thermowalzen im Allgemeinen sowie bei der Thermowalze 1 in Übereinstimmung mit der Erfindung kann durch Ausrüsten der Thermowalze 1 mit einer inneren Umwälzpumpe für das Wärmeübertragungsmedium gesteigert werden. Das Ziel besteht darin, einen hohen Flussdurchsatz und Geschwindigkeit in der Thermowalze 1 zu erreichen, wodurch die Wärmeübertragung wirksamer wird. Die Umwälzpumpe ermöglicht die Beschleunigung des Flusses des Wärmeübertragungsmediums, wobei Druckverluste in dem Wärmeübertragungskanalsystem der Thermowalze und den Rohrleitungen für das Wärmeübertragungsme- 9/16The heat transfer in thermo rolls in general as well as in the thermo roll 1 according to the invention can be increased by equipping the thermo roll 1 with an inner circulating pump for the heat transfer medium. The goal is to achieve a high flux throughput and speed in the thermo roll 1, which makes the heat transfer more effective. The circulation pump allows the acceleration of the flow of the heat transfer medium, wherein pressure losses in the heat transfer channel system of the thermo roll and the pipes for the heat transfer 9/16
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM01 | Lapse because of not paying annual fees |
Effective date: 20141126 |