DE10054361A1 - Walze - Google Patents

Abstract

Bei einer Walze zum Führen oder Stützen einer Materialbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, in einer Maschine zur Herstellung und/oder Veredelung der Materialbahn mit einem hohlzylindrischen Tragkern (2) ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Tragkern von einer den Tragkern (2) vergrößernden Leichtbau-Stützschicht (4) umgeben ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Walze gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

In Maschinen zur Herstellung und/oder Veredelung einer Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, werden zahlreiche solcher Walzen zur Stützung und Führung der Bahn benötigt.

Derartige Walzen sind maschinenbreit ausgeführt und können bei den heutigen Ma­ schinen, z. B. Papiermaschinen, bis zu 10 Meter und mehr lang sein.

Aus der DE 28 22 682 A1 ist eine Gegenwalze einer Beschichtungseinrichtung be­ kannt, bei der die Gegenwalze von der Materialbahn umschlungen wird und ein an die Walze angelegtes Schaberelement überschüssige Streichmasse abrakelt.

Diese Walze weist einen festen, kompakten, metallischen Kern auf. Zur Realisierung der genannten Schaberfunktion mit der entsprechenden Anpresskraft, ist der feste Kern mit einem zweischichtigen Gummibelag versehen. Diese Art Walze wird als gummierte Walze bezeichnet.

Derartige Walzen besitzen aufgrund ihres Aufbaues mit einem schweren Metallkern große Massenträgheit und benötigen daher, um kurze Anlaufzeiten zu erzielen, große Antriebsmotoren und auch schwere Bewegungselemente.

Zur Beseitigung dieses Problems und zur Erzielung besserer Laufeigenschaften wurde in der DE 297 01 547 eine Walze für eine Auftragseinrichtung zum Auftragen eines flüssigen oder pastösen Streichmediums auf eine laufende Materialbahn mit einem tragenden hohlzylindrischen Walzenkern, der im Wesentlichen aus einem Fa­ serverbundwerkstoff (Kohlefaserkunststoff oder Glasfaserkunststoff) und einer Um­ mantelung aus Polyurethan, Gummi oder Metall hergestellt ist, vorgeschlagen.

Eine weitere Walze für eine Beschichtungsmaschine, bei der die Materialbahn, insbe­ sondere eine Papierbahn, von dieser Walze gestützt und geführt ist und der ein Auf­ tragsaggregat zur Beschichtung oder Imprägnierung der Papierbahn zugeordnet ist, ist beispielsweise bekannt aus der DE 197 14 645 A1.

Diese Walze besteht aus einem hohlzylindrischen Tragkörper aus einem festen Mate­ rial, insbesondere Stahl.

Auf die Mantelfläche des Tragkörpers ist eine Funktionsschicht, bestehend aus einer kompressiblen Schicht, aus einem zelligen Kunststoffmaterial, aufgebracht. Dadurch soll ein gleichmäßigeres Auftragen auf die Materialbahn bei Einsatz der Walze als Presswalze, Gegenwalze oder Auftragswalze und bei Verwendung eines gegen die Walze drückenden Beschichtungs- und Rakelelementes sichergestellt wer­ den.

Auch sind in weiteren Bearbeitungsabschnitten einer Maschine zur Herstellung oder Veredelung einer Materialbahn, wie oben schon ausgeführt, zahlreiche Walzen vor­ handen. Diese müssen entsprechend ihrer Verwendungsart regelmäßig gewartet, dabei gegebenenfalls ein- und ausgebaut werden. Auch beim Neuaufbau oder einem Umbau der Maschine ist der Transport der zahlreichen Walzen notwendig, so dass ein möglichst geringes Gewicht und darüberhinaus auch Steifheit erwünscht ist.

Während ihres Betriebes sollen die Walzen thermischen und dynamischen Belastun­ gen standhalten.

Die bisher bekannten Walzen konnten hinsichtlich dieser genannten Eigenschaften nicht immer überzeugen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Walze zu schaffen, die besser als bisher den genannten Eigenschaften entspricht. Darüberhinaus soll sie kosten­ günstig fertigbar sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Walze mit den Merkmalen des Anspruches 1 vorgeschlagen.

Der Erfinder hat erkannt, dass, wenn er den bisher bekannten festen und kompakten Kern der Walze nunmehr in Sandwich-, Verbund-, bzw. Leicht-Bauweise gestaltet, d. h. den Walzenkern aus Teilkernen aufbaut - nämlich:

• a) aus einem festen kompakten Tragkern geringen Durchmessers, bestehend aus Metall (z. B. Stahl), einem Kunststoff (z. B. Polyurethan) oder einem Faserverbund­ werkstoff (z. B. Kohlefaserstoff CFK) und
• b) einem Leichtbaustützkörper bzw. Leichtbaustützschicht, er sehr leichte und dennoch steife Walzen mit überraschend ruhigem Lauf schafft. Eine so gestaltete Walze ist besonders optimal, angesichts der heutigen hohen, ge­ forderten Arbeitsgeschwindigkeiten von ca. 2000 m/min bei sogar minimierter An­ triebsenergie, einsetzbar.

Die erfindungsgemäße Leichtbau-Stützschicht ist aus demselben Material wie der eigentliche Tragkern oder einem Schaummaterial herstellbar.

Der Walzen-Tragkern kann durch diese Maßnahme in erheblich geringerem Durch­ messer als bisher dimensioniert werden, was eine enorme Material- und Gewichts­ einsparung bedeutet. Die den Tragkern umgebende Stützschicht in Leichtbauweise kann in einfacher Weise zum gewünschten Gesamtdurchmesser der Walze bzw. des Walzenkernes aufgebaut werden. Der so geschaffene Durchmesser kann bis zu 1,5 m und mehr betragen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Stützschicht aus Segmenten gefertigt ist. Diese Segmente können in allen nur erdenklichen Variationen ausgeführt sein. Einzelne Zwischensegmente können einen Innendurchmesser besitzen, der größer als der der restlichen Segmente ist. Der Außendurchmesser aller Segmente ist jedoch gleich groß.

Die Größe (Durchmesser, Breite) und die Form aller Segmente kann je nach ge­ wünschter Verwendung der Walze modifiziert und variiert werden.

Neben dieser Leichtbauweise haben die Segmente noch den Vorteil, dass man sie ganz gezielt über die Länge der Walze verteilen kann. So können sie sehr gleichmä­ ßig verteilt sein oder aber in bestimmten Durchbiegungs - oder Unwucht - gefährde­ ten Bereichen auch abschnittsweise zusammengefasst und verdrehfest eingebaut sein.

Dadurch kann man definierte Verformungseigenschaften der Walze schaffen.

Ein weiterer Vorteil der Stützschicht in Segmentbauweise kann darin bestehen, dass die verbleibenden Zwischenräume zwischen den einzelnen Segmenten, zur Tempe­ rierung, d. h. Heizung oder Kühlung der Walze mittels eines Heiz- oder Kühlmediums, genutzt werden können.

Die Stützschicht sollte aus einem sehr leichtem Material bestehen, wofür sich sehr­ zweckmäßig auch ein Schaumstoff einsetzen lässt. Dieser Schaumstoff lässt sich sowohl in Segmentform als auch in Form einer durchgängigen, über die gesamte Walze reichenden Schicht ausbilden.

Gegen Verunreinigungen von außen sowie gegen mechanische und thermische äu­ ßere Einwirkungen ist die Stützschicht noch mit einer Schutzschicht überzogen. Die Schutzschicht selbst kann gefüllt sein mit Fasern oder anderen Füllstoffen, so dass selbst diese Schicht besonders leicht ist.

Die Schutzschicht kann in Abhängigkeit vom Einsatzfall der Walze (z. B. als Auftrags- oder Gegenwalze in einer Streichmaschine oder einer anderen Stütz-Walze inner­ halb der übrigen Bereiche, wie Pressen-, Trockenpartie oder der Wickelmaschine ei­ ner Papiermaschine) mit einer gewünschten Funktionsschicht überzogen werden. Dafür kommen alle bekannten Schichten wie Gummi oder Polyurethan oder ähnliches in Betracht.

Die Funktionsschicht kann elastisch, offenzellig und/oder kompressibel, ein- oder mehrschichtig sein, so wie der Walzenbezug in der genannten DE 197 14 645 A1 oder wie in der noch nicht veröffentlichten PCT/EP/00-05568 beschrieben ist. Als Schutzschicht kann als Material ebenfalls Metall, Kunststoff oder ein Verbundwerk­ stoff Verwendung finden.

Es soll noch erwähnt werden, dass die genannten Materialien für die einzelnen Schichten bzw. Körper der erfindungsgemäßen Walze beliebig miteinander kompo­ nierbar sind, wobei unterschiedliche Materialien ebenso einsetzbar sind wie gleiche Materialien.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert wer­ den.

In den Figuren ist schematisch dargestellt:

Fig. 1 der Aufbau einer erfindungsgemäßen Walze im Schnitt

Fig. 2 der Einsatz der erfindungsgemäßen Walze als Gegenwalze einer Streich­ maschine

Die in Fig. 1 dargestellte Walze 1 ist der Einfachheit halber nur halbseitig dargestellt. Sie besteht aus einem hohlzylindrischen Tragkern 2 in kompakter Form. Der Tragkern 2 kann aus Metall, z. B. Stahl, Kunststoff oder einem bekannten Verbundmaterial ge­ fertigt sein. Im gewählten Beispiel wurde der Tragkern aus Kohlefaserkunststoff (CFK) gefertigt.

An den Stirnseiten des Tragkernes 2 sind Wellenzapfen 3 vorhanden, mit denen die Walze in der nicht mit dargestellten Stuhlung der jeweiligen Maschine bzw. in der Streichmaschine gelagert und um ihre Längsachse drehbar ist. Zumeist sind die Wal­ zen, vor allem jene mit größerem Durchmesser auch angetrieben. Der Antrieb ist in der Fig. 1 allerdings ebenfalls nicht mit dargestellt.

Der Außenmantel des Tragkernes 2 weist einen Stützkörper bzw. eine Stützschicht 4 in Leichtbauweise auf. Die Stützschicht 4 kann ebenfalls aus Metall, Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff bestehen. Im Beispiel wurde dafür Polyurethanschaum ver­ wendet, weil dieser besonders leicht und auch gut bearbeitbar bzw. handhabbar ist.

Wie aus der Fig. 1 zu entnehmen ist, ist die Stützschicht gebildet aus einzelnen Segmenten 5 und 6 mit unterschiedlichen Innendurchmessern d₅ und d₆, aber einem einheitlichen Außendurchmesser D.

Die beiden äußeren, am stirnseitigen Walzenrand angeordneten Segmente 5a sind in axialer Richtung so mit den anderen Segmenten 5 und 6 miteinander verbunden, dass alle Segmente eine feste "zusammengepresste" Einheit über die gesamte Wal­ zenlänge ergeben.

Die einzelnen Segmente 5 und 6 sind hier als gleich breite Kreisscheiben mit paralle­ len Stirnflächen ausgebildet. Es sind aber alle erdenklich anderen Formen und Grö­ ßen realisierbar.

Die Segmente 5 und 6 können aus unterschiedlichem Material bestehen oder ein ein­ heitliches Material aufweisen.

Die Stützschicht 4 bzw. Segmente 6 können sowohl fest, z. B. durch Vernetzen, Ver­ kleben oder Aufschrumpfen mit dem Kern verbunden sein als auch lose verbunden sein, z. B. durch Verschraubung, so dass sich eine insgesamt verdrehfeste Einheit ergibt.

Die verbleibenden Zwischenräume 7 zwischen den einzelnen Segmenten können, falls gewünscht, zur Temperierung der Walze 1 genutzt werden.

Dazu können in die Segmente 6 nicht dargestellte Hohlräume eingearbeitet sein, die auch das Durchleiten eines Heiz- oder Kühlfluides ermöglichen.

Die Stützschicht 4 ist mit einem Schutzbelag 8 überzogen. Der Schutzbelag 8 bzw. Schutzschicht 8 kann aus demselben Material wie der Kern 2 oder die Stützschicht 4 (außer dem Schaumstoff) bestehen. Es kann selbstverständlich aber auch unter­ schiedliches Material gewählt werden. Zur Ausbildung der Schutzschicht 8 können zwei dünne Decklagen gewählt werden, zwischen denen Füllstoffe wie Fasern einfüllbar sind, so dass wiederum eine sehr leichte Schicht geschaffen wird. Im gewählten Beispiel wurde dafür als Material wiederum CFK gewählt.

Auf die Schutzschicht 8 ist außerdem eine an sich bekannte Schutzschicht 9 aufge­ bracht. Die Funktionsschicht 9 richtet sich nach dem Einsatzzweck der Walze. Sie kann eine glatte oder perforierte Oberfläche aufweisen, kompressibel, elastisch sowie ein- oder mehrlagig ausgebildet sein.

Im gewählten Beispiel wurde eine Gummischicht bevorzugt.

Damit ist eine einfach aufgebaute, leichte und dennoch stabile Walze geschaffen worden, die sich im vorliegenden Beispiel besonders vorteilhaft als Gegen- bzw. Stützwalze in einer Beschichtungseinrichtung einsetzen lässt.

Diese Anwendungsform ist in der Fig. 2 schematisch in Seitenansicht (von Führer- oder Triebseite der Maschine aus gesehen) dargestellt. Die Fig. 2 zeigt eine Vari­ ante, bei der die Walze 1 als Stütz- bzw. Gegenwalze fungiert und dazu in einem Teilbereich von einer Papierbahn 10 umschlungen wird. Diesem Bereich ist ein Auf­ tragsaggregat 11 zugeordnet, was hier nicht in seinen Einzelheiten näher erläutert werden soll.

Mit Hilfe dieses Auftragsaggregates 11 wird ein gewünschtes flüssiges oder pastöses Medium 12 (Streichfarbe, Leim oder Stärke) direkt auf die Papierbahn aufgebracht.

Claims (8)

1. Walze zum Führen und/oder Stützen einer Materialbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn in einer Maschine zur Herstellung und/oder Veredelung der Materialbahn mit einem hohlzylindrischen Tragkern (2), dadurch gekennzeich­ net, dass der Tragkern (2) von einer den Tragkern (2) vergrößernden Leichtbau-Stütz­ schicht (4) umgeben ist.

2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützschicht (4) fest mit dem Tragkern (2) verbunden ist.

3. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützschicht (4) lose mit dem Tragkern (2) verbunden ist.

4. Walze nach Anspruch 1 sowie 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützschicht (4) als durchgängige, über die gesamte Walzenlänge reichende Schicht ausgebildet ist.

5. Walze nach Anspruch 1 sowie 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützschicht (4) aus einzelnen Segmenten (5, 6) besteht, die gleichmäßig oder abschnittsweise über die gesamte Walzenlänge verteilt angeordnet sind, wobei die einzelnen Segmente (5, 6) in ihrer Größe und Form variierbar sind.

6. Walze nach Anspruch 1 sowie wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, dass die Leichtbau-Stüzschicht (4) mit einer Schutzschicht (8) überzogen ist.

7. Walze nach Anspruch 1 sowie wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (8) mit einer zusätzlichen, äußeren Funktionsschicht (9) be­ legbar ist, wobei die Funktionsschicht (9) aus einer Kunststoff- oder Gummi­ schicht oder einem kompressiblen, elastomeren ein- oder mehrlagigen Bezug besteht.

8. Walze nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Tragkern (2) sowie die Schutzschicht (8) aus Metall, beispielsweise Kunst­ stoff, Polyurethan oder einem Verbundwerkstoff wie z. B. CFK (Kohlefaser­ kunststoff) und die Stützschicht (4, 5, 6) aus einem der genannten Materialien oder nur aus Kunststoff - Schaum besteht.