CH627243A5 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kalander, welcher aus Durchbiegungsausgleichwalzen besteht, die einen um einen feststehenden Träger drehbaren Mantel aufweisen, wobei sich zwischen dem Mantel und dem Träger stempelartige hydrostatische Stützelemente befinden, welche durch einen in einem Druckraum wirkenden hydrostatischen Druck eines Druckmediums gegen die Innenfläche des Walzenmantels gedrückt werden und dabei Laufflächen mit hydrostatischen Lagertaschen aufweisen.

Ein Kalander, welcher ausschliesslich aus Durchbiegungsausgleichwalzen besteht, ist z. B. aus der US-PS 3 997 952 (P. 4870) bekannt. Die dabei verwendeten Durchbiegungsausgleichwalzen können z. B. nach den US-Patentschriften 3 802 044 und 3 885 283 ausgebildet sein. Die Durchbiegungsausgleichwalzen dieser Art, welche sich in der Praxis besonders bewährt haben, gestatten einen weitgehenden Ausgleich der Durchbiegung der Walzen im Betrieb, den Bau breiterer Kalander als es bisher mit Rücksicht auf die Durchbiegung der Walzen möglich war und ausserdem die Verwendung von Walzen mit kleineren Aussendurchmessern.

Die Erfindung betrifft eine Weiterentwicklung des bekannten Kalanders und hat die Schaffung eines Kalanders zum Ziel, welcher den äussersten Anforderungen bezüglich Gleichmässig-keit des Liniendruckes zwischen benachbarten Walzen entspricht, und dabei auf verschiedenen Gebieten, wie zum einfachen Walzen so auch zum Mahlen oder Verarbeiten von pulverförmigen oder teigförmigen Materialien wie z. B. Lebensmittel, Farbpigmenten oder Kunststoffen geeignet ist.

Der erfindungsgemässe Kalander, durch welchen dieses Ziel erreicht wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass jeweils die an beiden Seiten eines Druckspaltes zweier Walzen befindlichen Stützelemente der Walzen an eine gemeinsame Druckmittelquelle mit unabhängig einstellbarem Druck angeschlossen sind, und dass bei einer Anordnung benachbarter einen Pressspalt büdender Walzen in gleicher Höhe die Zuleitungen der Stützelemente beider Walzen den gleichen Druck aufweisen, und bei der Anordnung der Walzen in verschiedenen Höhen in der Zuleitung der höher gelegenen Walze ein Differenzdruckregler zur Bildung eines um eine konstante Druckdifferenz niedrigeren Druckes und zum Ausgleich der Wirkung der Eigengewichte der am Pressspalt beteiligten Walzenmäntel vorgesehen ist.

Durch diese Massnahme wird eine vollständig gleichmässige Anpresskraft zwischen jeweils benachbarten Walzen erzielt, wodurch besonders genaue Arbeitsergebnisse erzielt werden, wie sie mit bisherigen Kalandern nicht erzielt werden konnten.

Vorzugsweise können die Walzen mit Vorrichtungen zur Einstellung der axialen Erstreckung des Bereiches der mit dem Druckmedium beaufschlagten Stützelemente versehen sein. Durch diese Massnahme wird die angestrebte Genauigkeit des Liniendruckes im Spalt zwischen zwei Walzen auch dann erhalten, wenn der Kalander, wie es oft der Fall ist, nicht über die ganze Länge seiner Walzen mit dem zu bearbeitenden Gut belegt ist. Die Anpresskraft kann nämlich nur auf den belegten Bereich beschränkt werden.

Weiter können die Zuleitungen des Druckmediums mit Mitteln zur unabhängigen Beeinflussung der Temperatur des den einzelnen Walzen zugeführten Mediums versehen sein. Diese Massnahme gestattet eine individuelle Einstellung der Temperatur der einzelnen Walzen, was für viele Einsatzbereiche des Kalanders z. B. die Verarbeitung von Schokolade vorteühaft sein kann.

Konstruktiv kann eine der beiden den Eingangsspalt bildenden Walzen einen auf dem Träger der Walze mittels eines Radiallagers drehbar gelagerten Walzenmantel aufweisen, während die andere Walze einen gegenüber dem Träger in der radialen Richtung des Walzenmantels beweglichen Mantel aufweist. Die mit Radiallagern versehene Walze bildet dabei eine feste Stützstelle, gegen welche die Walze mit dem beweglichen Walzenmantel pressen kann.

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Kalanders kann mit vier Z-förmig angeordneten Walzen versehen sein, wobei die vordere der beiden den Eingangsspalt bildenden Walzen eine Reihe von Stützelementen und einen am Träger in Radiallagern drehbar gelagerten Walzenmantel aufweist, die mit dieser zusammenwirkende zweite Walze einen radial frei beweglichen Walzenmantel auf zwei Reihen

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von hydrostatischen Stützelementen die mit der zweiten Walze zusammenwirkende dritte Walze einen ebenfalls am Träger in Radiallagern drehbar gelagerten Walzenmantel, sowie zwei Reihen von Stützelementen, und die vierte Walze eine einzige Reihe von hydrostatischen Stützelementen und einen Träger in der Druckrichtung geführten Walzenmantel aufweist.

Ein derart ausgebildeter Kalander ist mechanisch besonders einfach, trotz theoretisch und praktisch einwandfreier optimaler Arbeitsweise. Es versteht sich jedoch, dass auch andere Anordnungen der Walzen, z. B. alle mit ihren Achsen in einer horizontalen oder einer vertikalen Ebene, möglich sind.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungs-gemässen Kalanders mit den Walzen im Schnitt nach der Linie I-I in der Fig. 3,

Fig. 2 einen Schnitt der Walzen nach der Linie II-II in der

Fig. 3,

Fig. 3 einen axialen Schnitt einer der Walzen nach der Linie III-III in der Fig. 2, und

Fig. 4 einen der Fig. 3 entsprechenden Teilschnitt durch das Ende einer anderen Walze.

Die Erfindung wird anhand eines Kalanders erläutert, welcher insbesondere zur Verarbeitung von Kakaopulver für die Schokoladeherstellung geeignet ist. Mit den heutigen Kalandern für diesen Zweck ist es praktisch unmöglich, die Korn-grösse des gemahlenen Pulvers in Grenzen von 15-25 |i zu halten. Grössen über 30 ^ geben bereits bei einem Anteil von 5 % der Schokolade einen sandigen Geschmack, Grössen unter 10 (x binden viel Fett. Dadurch wird die hergestellte Schokolade teuer und kalorienreich. Wenn es gelingt, die Grenzen der Korngrösse der gemahlenen Pulverkörner eng zu halten, wobei der sandige Geschmack vermieden wird, andererseits die Körner jedoch gross genug sind um wenig Fett zu binden, wird eine kalorienarme Schokolade erhalten, welche ausserdem noch billiger sein kann, da teures Kakaofett gespart wird. Ausserdem hat man bisher für verschiedene Mahlungen und Kakaomaterial verschiedener Provenienz Kalander mit Walzen verschiedener Bombierungen haben müssen. Der er-findungsgemässe Kalander ist hingegen für alle Anforderungen einstellbar.

Es versteht sich, dass jedoch der erfindungsgemässe Kalander auch auf anderen Gebieten,wie zum Mahlen von Pigmenten für Farben usw., verwendbar ist.

Der in der Zeichnung dargestellte Kalander enthält Durchbiegungsausgleichwalzen 1,2,3 und 4, welche eine oder zwei Reihen von Stempel- bzw. kolbenartigen hydrostatischen Stützelementen 5 aufweisen, die in Bohrungen 6 der Träger 1', 2', 3 ' bzw. 4' der Walzen dichtend geführt sind. Die Träger 1', 2', 3 ' und 4' sind in einer nur in der Fig. 3 andeutungsweise dargestellten Stuhlung 7 abgestützt, wobei sie durch nicht dargestellte Mittel an einer Drehung gehindert sind. Um die Träger 1', 2', 3', 4' sind Walzenmäntel 8 drehbar angeordnet, welche auf den hydrostatischen Stützelementen 5 abgestützt sind. Wie aus der Fig. 3 hervorgeht, in welcher eines der Stützelemente 5 im Schnitt dargestellt ist, enthalten die Stützelemente 5 hydrostatische Lagertaschen 5', welche durch Drosselkanäle 5" mit dem durch die Bohrung 6 gebildeten Druckraum verbunden sind. Auf diese Weise werden die Druckelemente 5 nicht nur durch das in den Bohrungen 6 wirkende hydraulische Druckmittel gegen die Innenfläche des Walzenmantels 8 gedrückt, sondern das Druckmedium gelangt auch in die Lagertaschen 5', wodurch eine hydrostatische Lagerung zwischen den Stützelementen und dem Walzenmantel entsteht.

Bezüglich weiterer Einzelheiten über diese hydrostatische Abstützung sei auf die bereits genannte US-PS 3 802 044 hingewiesen.

Wie insbesondere aus der Fig. 2 hervorgeht, ist bei den Walzen 1 und 3 zwischen dem Walzenmantel 8 und dem Träger 1' an den Enden des Walzenmantels je ein hauptsächlich radial wirkendes Wälzlager 10 angeordnet. Der Zwischenraum 11, welcher sich zwischen dem Träger 1 ' und dem Walzenmantel 8 befindet, ist an den Enden durch Dichtungsscheiben 12 abgeschlossen. Aus dem Zwischenraum 11 tritt das in diesem befindlichen hydraulische Medium, normalerweise ein Mineralöl, durch einen Kanal 13 im Träger 1 ' nach aussen und wird durch eine nicht dargestellte Abflussleitung in einen Sammelbehälter, z. B. den Sammelbehälter 14 aus der Fig. 1, abgeleitet.

Wie weiter noch aus der Fig. 3 hervorgeht, ist der Walzenmantel 8 der Walze 1 in gleicher Weise wie die Mäntel 8 der übrigen Walze 2,3 und 4 mit einem motorischen Antrieb versehen. Zu diesem Zweck ist am rechten Ende des Walzenmantels 8 in der Fig. 3 eine Verzahnung 15 ausgebildet, mit welcher ein Ritzel 16 kämmt, das in einem Gehäuse 17 drehbar gelagert ist, welches den Walzenmantel 8 umschliesst und auf diesem ebenfalls drehbar gelagert ist. Das Gehäuse 17 ist durch eine Drehmomentstütze 18, die sich senkrecht zur Zeichnungsebene erstreckt, an einer Drehung gehindert. An die Welle des Ritzels 16 schliesst sich über ein Universalgelenk 20 eine Antriebswelle 21 an, welche zu einem nicht dargestellten Getriebe und Motor mit veränderlicher Drehzahl führt. Die motorischen Antriebe mit veränderlicher Drehzahl sind in der Fig. 1 schematisch dargestellt und mit 22 bezeichnet.

Bezüglich des motorischen Antriebes der Walzenmäntel 8 sei in diesem Zusammenhang auf die US-Patentschrift 4000979 hingewiesen, in welcher diese Art des Antriebes näher beschrieben ist. Es versteht sich jedoch, dass auch andere bekannte Arten der Antriebe von Mänteln von Durchbiegungsausgleichwalzen im vorliegenden Fall verwendbar sind.

Weiter geht aus dem Schnitt in der Fig. 3 die Ausbildung der Vorrichtung zur Einstellung der axialen Erstreckung des Bereiches der mit dem Druckmedium beaufschlagten Stützelemente hervor. Zu diesem Zweck ist der Träger 1' mit einer Verteilbohrung 23 versehen, von welcher Anschlussbohrungen 24 zu den Bohrungen 6 der einzelnen Stützelemente 5 führen. In der Verteilbohrung 23 sind dichtend zwei Absperrkolben 25 geführt, welche mit der Hilfe einer Gewindestange 26 mit zwei Gewinden 27 und 28 mit entgegengesetzten Steigungen symmetrisch zu einer Mittelstellung verstellt werden können. Bei einer Drehbewegung der Gewindestange 26 in der einen Richtung bewegen sich die beiden Kolben 25 zueinander, so dass weniger Anschlussbohrungen 24 mit dem zwischen den Kolben 25 befindlichen Raum verbunden sind, in welchem eine Zuführleitung 30 für das hydraulische Druckmedium mündet. Bei einer Drehung der Gewindestange in der entgegengesetzten Richtung bewegen sich die Kolben 25 auseinander, so dass nach Wunsch mehr Verbindungsleitungen 24 mit Druckmedium versorgt werden können, wodurch die betreffenden hydrostatischen Stützelemente unter Druck gesetzt werden. Die ausserhalb der Kolben 25 befindlichen kolbenartigen Elemente 5 sind hingegen unwirksam.

Entsprechend der Darstellung in den Figuren 1 und 2 enthält die Walze 2 zwei Reihen von Stützelementen 5, welche in der gleichen Weise wie die Walze 1 über Verteüleitungen 23 mit Kolben 25 und Zuführleitungen 30 in einstellbarer Weise mit Druckmedium versorgt werden. Da der Walzenmantel 8 der Walze 2 gegenüber den Walzenmänteln der Walzen 1 und 3 " beweglich sein muss, entfallen bei der Walze 2 die Wälzlager 10, welche bei den Walzen 1 und 3 vorgesehen sind. Dafür ist die s

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Dichtungsplatte 12 bei der Walze 2 durch eine bewegliche Dichtung 12' ersetzt, welche radiale Bewegungen des Walzenmantels 8 gegenüber dem Träger 1' zulässt. Die Dichtung 12' enthält zwei gegenseitig bewegliche, durch nicht dargestellte elastische Mittel aneinandergedrückte Platten 31 und 32, welche seitlich den Zwischenraum 11 abschUessen. Es versteht sich, dass diese Ausbildung der Dichtung 12' nur schematisch ist, und dass auch jede andere bekannte Art des seitlichen Abschlusses des Zwischenraumes 11 an dieser Stelle verwendbar ist.

Die Walze 4 unterscheidet sich von den Walzen 1 bis 3 dadurch, dass sie an ihren Enden Führungsscheiben 33 aufweist, welche mit länglichen Öffnungen 34 versehen sind, die parallele ebene Führungsflächen 35 haben. Der Träger 1' ist an den Stellen der Führungsplatten 33 mit Führungsflächen 36 versehen, welche mit den Flächen 35 zusammenwirken. Die Führungsscheiben 33 gestatten auf diese Weise eine geführte Bewegung des Walzenmantels 8 der Walze 4 in der Richtung der Pressebene, d. h. in der Bewegungsrichtung der hydraulischen Stützelemente 5. Eine Walze dieser Art ist insbesondere aus der bereits erwähnten US-Patentschrift 3 885 283 bekannt, aus welcher nähere Einzelheiten ersichtlich sind. Wie noch aus der Fig. 2 hervorgeht, sind die Führungsscheiben 33 die sich an beiden Enden des Walzenmantels 8 befinden, in diesem in Wälzlagern 37 gelagert. Auch die Walze 4 kann an ihren Enden mit einer Dichtung 12 nach der Fig. 4 versehen sein, um die erforderlichen Bewegungen des Walzenmantels 8 gegenüber dem Träger 1' zu ermöglichen.

Entsprechend der Darstellung in der Fig. 1 büden die Walzen 1,2,3 und 4 miteinander Pressspalte X, Y und Z. Die zu beiden Seiten des Pressspaltes I befindlichen Stützelemente 5 sind an eine gemeinsame Pumpenanlage A mit veränderlichem Druck angeschlossen, die zu beiden Seiten des Pressspaltes Y befindlichen Stützelemente an eine Pumpenanlage B und die dem Pressspalt Z zugeordneten Stützelemente an eine Pumpenanlage C. In den jeweils zu einer Walze führenden Zuleitungen 30 sind Wärmeaustauscher E angeordnet, in denen das der betreffenden Walze zugeführte hydraulische Medium auf eine gewünschte Temperatur erhitzt oder gekühlt werden kann, wodurch der Walzenmantel 8 der betreffenden Walze ebenfalls erhitzt oder gekühlt wird.

Wie noch weiter aus der Fig. 1 hervorgeht, wird den einander zugewandten und den Pressspalt X beeinflussenden Stützelementen der Walzen 1 und 2 dass Druckmedium von der Pumpenanlage A mit gleichem Druck zugeführt. Das gleiche ist bei den Stützelementen der Walzen 3 und 4 der Fall, welche den Pressspalt Z beeinflussen. Die Walzen 1,2 und 3,4 sind nämlich jeweils auf der gleichen Höhe angeordnet, so dass das Gewicht der Walzenmäntel auf den im Spalt gebildeten Druck keinen Einfluss hat.

Beim zwischen den Walzen 2 und 3 befindlichen Pressspalt Y

wirkt sich hingegen wegen der unterschiedlichen Höhe der Walzen 2 und 3 auch das Gewicht der Walzenmäntel 8 aus. So müssen die der Walze 3 zugewandten Stützelemente 5 der Walze 2 nicht nur der Kraft der ihnen zugewandten Stützelemente 5 der Walze 3 entgegenwirken, sondern noch der Gewichtskomponente der beiden Walzenmäntel 8 der Walzen 2 und 3. Es versteht sich, dass die Kraft der Stützelemente 5 der Walze 3, welche in der Richtung dieser Gewichtskomponente wirken um dieser kleiner sein muss. Zu diesem Zweck ist in der betreffenden Leitung 30 der Walze 3 ein Differenzdruckregler R geschaltet, welcher den Druck in der Leitung, in welcher er sich befindet, gegenüber der anderen von der gleichen Pumpenanlage B versorgten Leitung 30 um einen einstellbaren, konstanten Wert niedriger hält. Dieser konstante Wert kann so eingestellt .werden, dass er dem Einfluss des Gewichts des der beiden Walzenmäntel 8 entspricht und diesen aufhebt.

Im Betrieb kann dem Kalander nach den Figuren 1 bis 4, das zu verarbeitende Material M, z. B. Kakaopulver oder Farbpigment mit einem geeigneten Bindemittel in Teigform zugeführt werden. Das Material bewegt sich bei einer Drehung der Walzen in der Richtung der eingezeichneten Teile nacheinander durch die Spalte X, Y und Z und wird zuletzt durch einen Schaber D in einen Behälter 40 abgeschabt. Wenn die Drehzahlen miteinander zusammenwirkender Walzen gleich sind, entsteht eine einfache Walzwirkung. Wenn sie verschieden sind, kann das Material zwischen den Walzen gerieben werden. In der Regel wird das Material M zwischen den Walzen 1 und 2 nur in einem zentralen Bereich der Walzen angebracht und breitet sich darauf fortschreitend zwischen den Walzen 3 und 4 immer mehr aus, so dass diese entlang einer grösseren Länge von dem Material beaufschlagt werden. Durch eine entsprechende Einstellung der Kolben 25 aus der Fig. 3 ist es möglich, die Druckkraft so einzustellen, dass sie nur in dem vom Material beaufschlagten Bereich wirkt. Es versteht sich jedoch,

dass der Bereich zwischen den Kolben 25 auch bei allen Walzen gleich eingestellt sein kann, und sich dabei entweder über die ganze Walzenlänge oder nur ihren Teil erstrecken kann. So ist es z. B. möglich, kleinere Materialmengen nur auf einem Teil des Kalanders zu verarbeiten.

Die erfindungsgemässe Kombination von Massnahmen gestattet somit die Schaffung eines Kalanders, welcher eine präzise Mahlung des Gutes gestattet und damit insbesondere die von der Schokoladeindustrie gestellten, bisher nicht erfüllbaren Forderungen erfüllt. Durch Wegfall der sonst erforderlichen Bombierung der Walzen ist der erfindungsgemässe Kalander universell einsetzbar. Die Temperaturbeeinflussung der Walzen öffnet dem Kalander zusätzliche Einsatzgebiete der Nahrungs- und Genussmittelindustrie, um z. B. an Produkten im Zusammenhang mit dem Entfeuchten in dünner Schicht gezielte Aromabildende Reaktionen durchzuführen.

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2 Blatt Zeichnungen

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627 243 PATENTANSPRÜCHE

1. Kalander bestehend aus Durchbiegungsausgleichwalzen, die einen um einen feststehenden Träger drehbaren Mantel aufweisen, wobei sich zwischen dem Mantel und dem Träger stempelartige hydrostatische Stützelemente befinden, welche durch einen in einem Druckraum wirkenden hydrostatischen Druck eines Druckmediums gegen die Innenfläche des Walzenmantels gedrückt werden und dabei Laufflächen mit hydrostatischen Lagertaschen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils die an beiden Seiten eines Druckspaltes (X, Y, Z) zweier Walzen (1,2, 3,4) befindlichen Stützelemente (5,6) der Walzen an eine gemeinsame Druckmittelquelle (A, B, C) mit unabhängig einstellbarem Druck angeschlossen sind, und dass bei einer Anordnung benachbarter einen Pressspalt bildender Walzen in gleicher Höhe die Zuleitungen (30) der Stützelemente beider Walzen (1 bis 2,3 bis 4) den gleichen Druck aufweisen, und bei der Anordnung der Walzen (2 bis 3) in verschiedenen Höhen in der Zuleitung (30) der höher gelegenen Walze (3) ein Differenzdruckregler (R) zur Bildung eines um eine konstante Druckdifferenz niedrigeren Druckes und zum Ausgleich der Wirkung der Eigengewichte der am Pressspalt beteiligten Walzenmäntel vorgesehen ist.

2. Kalander nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass die Walzen (1,2,3,4) mit Vorrichtungen (25,26) zur Einstellung der axialen Erstreckung des Bereiches der mit dem Druckmedium beaufschlagten Stützelemente (5,6) versehen sind.

3. Kalandernach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitungen (30) des Druckmediums mit Mitteln (E) zur unabhängigen Beeinflussung der Temperatur des den einzelnen Walzen (1,2,3,4) zugeführten Mediums versehen sind.

4. Kalandernach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine der beiden den Eingangsspalt (X) bildenden Walzen (1,2) einen auf dem Träger (1') der Walze (1) mittels Radiallagern (10) drehbar gelagerten Walzenmantel (8) aufweist, während die andere Walze (2) einen gegenüber dem Träger (2') in der radialen Richtung des Walzenmantels beweglichen Mantel (8) aufweist.

5. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass er mit vier Z-förmig angeordneten Walzen (1,2,3,4) versehen ist, wobei die vordere (1) der beiden den Eingangsspalt (X) bildenden Walzen (1,2) eine Reihe von Stützelementen (5,6) und einen am Träger (1 ') in Radiallagern (10) drehbar gelagerten Walzenmantel (8) aufweist, die mit dieser zusammenwirkende zweite Walze (2) einen radial frei beweglichen Walzenmantel (8) und zwei Reihen von hydrostatischen Stützelementen (5,6), die mit der zweiten Walze (2) zusammenwirkende dritte Walze (3) einen ebenfalls am Träger (3') in Radiallagern (10) drehbar gelagerten Walzenmantel (8) sowie zwei Reihen von Stützelementen (5,6), und die vierte Walze (4) eine einzige Reihe von hydrostatischen Stützelementen (5,6) und einen am Träger (4') in der Druckrichtung geführten Walzenmantel (8) aufweist.