DE102004027080B4 - Eingeschnürte Breitstreckwalze - Google Patents

Abstract

Breitstreckwalze mit einer einstückigen Mantelfläche (5) auf einem Walzenkörper (1a), die mit wenigstens zwei wendelförmigen Einschnitten (2a, 2b) versehen ist, mit einer Verjüngung des Durchmessers der Mantelfläche (5) von Außen nach Innen, wobei die Verjüngung durch konisch verlaufende Abschnitte (8a, 8b) gebildet wird, mit gerundetem Übergang (9) von einer Mantelfläche in einen Einschnitt (11) hinein, dadurch gekennzeichnet, dass ein mittlerer Bereich (7c) der Mantelfläche frei von Einschnitten ist, wobei dieser mittlere Bereich wenigstens 25% der Gesamtlänge der Breitstreckwalze beträgt.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Breitstreckwalze zum Ausbreiten von laufendem flexiblem Bahnmaterial.
• Aus der Druckschrift DE 295 22 011 U1 ist eine Breitstreckwalze zum Ausbreiten von laufendem flexiblem Bahnmaterial bekannt, die einen endständige Lagerzapfen aufweisenden starren Walzenkörper umfasst. Auf dem Walzenkörper ist ein mantelförmiger Belag aus elastomerem Material aufgebracht. Der elastomere Belag enthält von seiner Mantelfläche ausgehende, zur Längsachse des Walzenkörpers schräg verlaufende Einschnitte, die zu beiden Seiten der radialen Mittelebene der Walze jeweils zu dem betreffenden Ende der Walze von innen nach außen geneigt sind. Die Einschnitte verlaufen in Form von gleichförmigen Wendeln und bewirken eine Breitstreckung während des Betriebes.
• Zur Vermeidung einer mangelhaften Breitstreckwirkung im mittleren Bereich sind die inneren Einschnitte um 180° gegeneinander versetzt angeordnet. Um in dünnen, empfindlichen Materialbahnen Abdrücke und Beschädigungen zu vermeiden, sind die zur radialen Mittelebene der Walze weisenden äußeren Kanten abgerundet oder abgekantet.
• Ein elastomerer Belag nutzt sich innerhalb von wenigen Jahren ab. Ein Walzenkörper wird dann vom restlichen Belag befreit und ein neuer Belag aufgebracht. In diesen neu aufgebrachten Belag werden dann Wendeln hineingeschnitten. Abschließend werden Kanten bei der Belagoberfläche abgerundet.
• Die Herstellung der Einschnitte im Belag trägt im hohen Maße zu den Wiederherstellungskosten einer solchen Walze bei.
• Aus der Druckschrift US 2 594 846 ist eine Breitstreckwalze bekannt, die aus zwei Walzenkörperabschnitten mit u. a. konisch aufeinander zulaufenden Mantelflächen besteht. Sie weist ferner angewinkelt angeordnete Einschnitte auf, deren Neigung sich zu den Enden der Walze ändert, was zu hohen Herstellungskosten führt. Die konische Form wird als eine von mehreren möglichen Formen beschrieben. Eine besondere technische Wirkung wird in dieser Form nicht gesehen. In der Praxis spielt daher diese vor vielen Jahrzehnten offenbarte mögliche Form keine Rolle.
• Der Druckschrift US 1,748,275 sind Führungswalzen zu entnehmen, die sich konisch von einem zum anderen Ende hin verjüngen. Zwei dieser Führungswalzen werden in einer Tuchhandhabungsmaschine so angeordnet, dass diese einen Winkel einschließen und dabei die Enden mit dem kleineren Durchmesser aneinander stoßen. Jedes Ende einer solchen Führungswalze wird von einem Auflager gehalten. Diese im Auflager gehalten Enden sind im Unterschied zur sonstigen Manteloberfläche frei von Einkerbungen.
• Die DE 101 35 124 A1 beschreibt eine Walze zur Führung von bahnförmigem Material mit einer Verjüngung des Durchmessers der Mantelfläche von außen nach innen. Die Mantelflä che ist einstückig ausgebildet und vollständig mit wendelförmigen Einschnitten versehen.
• Die Druckschrift EP 1 336 680 A2 offenbart eine Breitstreckwalze mit einer einstückigen Mantelfläche auf einem Walzenkörper, die mit wenigstens zwei wendelförmigen Einschnitten versehen ist. Ein mittlerer Bereich der Mantelfläche ist frei von Einschnitten.
• Die Druckschrift DE 300 550 C offenbart eine Breitstreckwalze, bei der im breitgestreckten Zustand eine Materialbahn im mittleren Bereich nicht aufliegen wird.
• Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine vorteilhaftere Breitstreckwalze bereitzustellen.
• Diese Aufgabe wird durch eine gattungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Die erfindungsgemäße Breitstreckwalze weist einen Walzenkörper auf. Auf dem Walzenkörper befindet sich eine Mantelfläche bzw. ein mantelförmiger Belag, die bzw. der sich von außen nach Innen verjüngt. Die Mantelfläche besteht typischerweise aus einem elastomeren Material.
• Es wurde überraschend festgestellt, dass durch die Verjüngung eine Materialbahn weniger belastet und insgesamt eine ver besserte Breitstreckung erzielt wird. Der Druck, mit dem eine Materialbahn gegen die Breitstreckwalze gedrückt wird, nimmt von Außen nach Innen ab. Es werden insbesondere die Randbereiche einer Materialbahn erfasst und auseinandergezogen im Sinne einer Breitstreckung. Im dazwischen liegenden Bereich wird ein hoher Anpressdruck auf die Materialbahn vermieden.
• Die geringe mechanische Belastung im mittleren Bereich ermöglicht es, sogar eine noch feuchte, dünne Papierbahn breit zu strecken, die bekanntermaßen sehr empfindlich ist und leicht auseinander gerissen werden kann. Ebenfalls sehr empfindlich sind Materialbahnen aus Aluminium.
• Es kann bei entsprechender Stärke, Material sowie Anpressdruck bzw. Zugspannung dazu kommen, dass eine Materialbahn in einem mittleren Bereich nicht mehr auf der Breitstreckwalze aufliegt, so dass dieser mittlere Bereich nicht mehr mechanisch belastet wird. Dieses Verfahren hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, um Materialbahnen breit streck zu können, die mechanisch nur wenig belastet werden können.
• Die Mantelfläche ist einstückig ausgestaltet. Dadurch gibt es keine Übergänge mit Stossstellen, an denen die Folie beim Passieren der Walze beschädigt werden könnte.
• Die Einschnitte, die die Breitstreckwirkung erzielen, sind auf Randbereiche beschränkt. Die Walze kann entsprechend preiswerter hergestellt werden. Wird beispielsweise 50% der Oberfläche des mantelförmigen Belages von Einschnitten ausgespart, so lassen sich damit die Profilierungskosten im Vergleich zum eingangs genannten Stand der Technik um 25% reduzieren. In vielen Fällen ist es möglich, 50% von Einschnitten auszusparen. Dies ist vor allem dann der Fall, wenn Papierbahnen mit gleich bleibender Breite verarbeitet werden sollen. Dann kann die Breite der Breitstreckwalze auf die Breite der Materialbahn abgestimmt werden, was die Kosten senkt.
• Eine Aussparung von 25% ist regelmäßig auch dann möglich, wenn Materialbahnen mit wechselnden Breiten verarbeitet werden sollen.
• Die Verjüngung ist durch konisch aufeinander zulaufende Abschnitte ausgebildet. Beispielsweise wird die so gestaltete Walze durch Abdrehen und anschließendes Schleifen einer ursprünglich zylindrischen Mantelfläche erzeugt. Der Abdrehvorgang gestaltet sich bei konischen Abschnitten vergleichsweise einfach. Das Schleifen dient der Bereitstellung einer gleichmäßigen, kantenfreien Oberfläche.
• Die Mantelfläche weist wendelförmige Einschnitte auf, mit denen die Breitstreckwirkung bewirkt wird. So wird vermieden, dass Verwerfungen der Materialbahn nachteilhaft in die Einschnitte hinein gelangen können, was Beschädigungen zur Folge haben könnte.
• Der Bereich zwischen den beiden Verjüngungen ist gerundet ausgestaltet. Die Herstellung ist preiswert. Es werden Kanten auf der Oberfläche des mantelförmigen Belags vermieden, die eine Materialbahn beschädigen könnten.
• Von der Oberfläche des mantelförmigen Belages in einen Einschnitt hinein ist ein stumpf winkliger Übergang (also größer als 90°) gerundet oder abgekantet. Markierungen in einer Materialbahn werden so vermieden. Überraschend hat sich gezeigt, dass die spitzwinkligen Übergänge nicht abgerundet werden müssen, da diese in der Regel keine Abdrücke hinterlassen, wenn zugleich durch einen wendelförmigen Verlauf der Einschnitte gewährleistet wird, dass Verwerfungen nicht in die Einschnitte hinein gelangen.
• Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Mantelfläche zumindest im Bereich, der Einschnitte aufweist, von einer schlauchartigen Hülle umgeben. Nutzt sich die Hülle ab, so wird lediglich die Hülle ausgetauscht. Es muss nicht der gesamte mantelförmige Belag nebst Einschnitten wieder hergestellt werden. Die Betriebskosten bzw. Wiederherstellungskosten lassen sich so deutlich reduzieren.
• Zur Herstellung einer Breitstreckwalze wird in einem ersten Schritt ein mantelförmiger Belag auf einen Walzenkörper, der typischerweise aus Aluminium, Stahl oder CFK besteht, aufvulkanisiert. In einem zweiten Schritt wird der Belag so abgedreht, dass von Außen nach Innen eine Verjüngung entsteht. Anschließend wird die Oberfläche des Belags geschliffen. In einem dritten Schritt wird der Belag mit Einschnitten versehen.
• Um die Kosten für die Herstellung der Einschnitte zu minimieren, wird das zugehörige Messer lediglich parallel zur Walzenachse verfahren. Dies hat zur Folge, dass die Tiefe der Einschnitte von Außen nach Innen abnimmt. Auch verändert sich der Einschnittwinkel dabei nicht. Der Winkel einer Hinterschneidung bzw. der schräge Verlauf eines Einschnitts in den Belag hinein verändert sich dann also nicht.
• Die Mantelfläche wird im Bereich der Einschnitte geschliffen, um so gerundete Übergänge in die Einschnitte hinein zu schaffen. Dabei ist insbesondere von Vorteil, dass sich die Einschnitte nur im Bereich der äußeren Enden des Walzenkörpers befinden. Die Nachbearbeitung ist somit im Vergleich zum Stand der Technik reduziert, da her kömmliche Breitstreckwalzen über die gesamte Breitstreckwalze verteilte Einschnitte aufweisen.
• Ferner wird, soweit gewünscht, wenigstens eine schlauchförmige Hülle über den Bereich mit den Einschnitten geschoben. Die Hülle besteht bevorzugt aus Silikon. Das Material hat sich als besonders geeignet herausgestellt.
• Durch dieses Verfahren kann besonders einfach und preiswert eine Breitstreckwalze hergestellt werden, die die oben beschriebenen Eigenschaften aufweist.
• Zu den Figuren:
• 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Breitstreckwalze in Seitenansicht.
• 2 zeigt einen Ausschnitt der Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform.
• Die Breitstreckwalze 1 weist einen Walzenköper mit einer einstückigen Mantelfläche bzw. mantelförmigem Belag 5 auf. Der Walzenkörper weist an seinen Enden Lagerzapfen 6a, 6b auf. Diese dienen zur drehbeweglichen Lagerung der Breitstreckwalze.
• Eine Papierbahn 3a wird in einem 90°-Winkel über die Walze 1 geführt. Die 1 zeigt die gestreckte Folie 3b in Schnittan sicht. Die Mantelfläche bzw. der mantelförmige Belag 5 weist zwei konusförmig aufeinander zulaufende Abschnitte 8a, 8b auf. Die konischen Abschnitte 8a, 8b weisen in ihren Randbereichen wendelförmig verlaufende Einschnitte 2a und 2b auf. Durch die wendelförmigen Einschnitte 2a und 2b wird eine Breitstreckung der Papierbahn 3a, 3b erreicht.
• Die Steigungen der konischen, sich zur Mitte hin verjüngenden Abschnitte 8a, 8b der Mantelfläche sorgen einerseits für einen möglichst gleichmäßigen Anpressdruck der Folie im Randbereich, der auf dem zum jeweiligen äußeren Rand der Walze zunehmendem Durchmesser der Walze beruht. Dazwischen ist die Mantelfläche 5 im Radius verjüngt bzw. eingeschnürt.
• Die Papierbahn 3a, 3b liegt bevorzugt beim Transport im mittleren Bereich 4 nicht auf, so dass dort keine mechanische nachteilige Einwirkung auf die Folie 3a, 3b auftritt. Durch geeignete Wahl des Auflagedrucks und Führung der Papierbahn kann erreicht werden, dass die Papierbahn lediglich bei den Einschnitten 2a und 2b aufliegt.
• 2 zeigt in Schnittansicht einen Abschnitt einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Breitstreckwalze. Die Mantelfläche 5 eines Walzenkörpers 1a ist mit einem wendelförmigen, geneigten Einschnitt 2a versehen. Die stumpfwinkligen Übergänge 9 von der Oberfläche des mantelförmigen Belags 5 in den Einschnitt 2a hinein sind gerundet. Markierungen in einer Materialbahn werden so vermieden.
• Der mantelförmige Belag 5 ist im Bereich der Einschnitte 2a und 2b von einer schlauchförmigen Hülle 10 eingehüllt. Eine Materialbahn, welche von der Breitstreckwalze gestreckt wer den soll, liegt somit nicht unmittelbar auf der Mantelfläche 5 bzw. den von den Einschnitten 2a, 2b gebildeten Stegen 11, sondern auf der Hülle 10 auf. Nutzt sich die Hülle 10 ab, so wird diese ausgetauscht. Der andernfalls übliche, ungleich teurere Austausch des Belages 5 kann in der Regel entfallen.
• Um ein Walken einer Hülle 10 zu vermeiden, werden bevorzugt nur die mit den Einschnitten 2a, 2b versehenen Bereiche 7a und 7b durch jeweils eine Hülle 10 eingehüllt.
• Die Tiefe 14 der Einschnitte bzw. eines wendelförmigen Einschnitts 2a nimmt von Außen nach Innen ab, um kostengünstig fertigen zu können.
• Der gewünschte Effekt kann unter Umständen auch erreicht werden, indem ausschließlich Randbereiche 7a und 7b mit jeweils einer Hülle 10 eingehüllt werden, was eine Herstellung besonders preisgünstig macht. Der gewünschte Effekt und zwar insbesondere die Vermeidung einer mechanischen Belastung im mittleren Bereich lässt sich jedoch in der Regel besser erzielen, wenn sich bereits der mantelförmige Belag 5 der Breitstreckwalze von außen nach innen zunehmend verjüngt.
• Zur Vermeidung einer Kante verläuft der Übergang zwischen den beiden Verjüngungen 8a und 8b bevorzugt gerundet. Der Grund 14 eines jeden Einschnitts 2a, 2b ist ebenfalls bevorzugt gerundet.
• Der Bereich, der gegenüber den Randbereichen messbar verjüngt ist, erstreckt sich in der Regel über eine Länge von wenigstens 25% Gesamtlänge des mantelförmigen Belages 5. Bevorzugt verläuft die jeweilige Verjüngung kontinuierlich und insbesondere nicht stufenförmig, da sich so nachteilig wirkende Kanten auf der Oberfläche vermeiden lassen.
• Eine erfindungsgemäße Breitstreckwalze weist beispielsweise einen maximalen Durchmesser von 240 mm und eine Länge von 2400 mm auf. In Richtung Mitte verjüngt sich der Durchmesser von Außen nach Innen bis auf 236 mm.
• In Abhängigkeit von der gewünschten Anwendung kann es von Vorteil sein, dass der minimale Durchmesser näher bei einem äußeren Rand als beim anderen äußeren Rand der Breitstreckwalze liegt.
• In der Regel wird die Breitstreckwalze nicht eigenständig angetrieben. Lediglich bei sehr hohen Drehzahlen ist ein eigener Antrieb der Breitstreckwalze zu bevorzugen. Dann sind in der Regel auch Mittel vorzusehen, mit der eine Breitstreckwalze abgebremst werden kann. Eine Materialbahn kann dann schneller ausgetauscht werden.

Claims (4)

1. Breitstreckwalze mit einer einstückigen Mantelfläche (5) auf einem Walzenkörper (1a), die mit wenigstens zwei wendelförmigen Einschnitten (2a, 2b) versehen ist, mit einer Verjüngung des Durchmessers der Mantelfläche (5) von Außen nach Innen, wobei die Verjüngung durch konisch verlaufende Abschnitte (8a, 8b) gebildet wird, mit gerundetem Übergang (9) von einer Mantelfläche in einen Einschnitt (11) hinein, dadurch gekennzeichnet, dass ein mittlerer Bereich (7c) der Mantelfläche frei von Einschnitten ist, wobei dieser mittlere Bereich wenigstens 25% der Gesamtlänge der Breitstreckwalze beträgt.
2. Breitstreckwalze nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens eine Hülle (10), die oberhalb von Einschnitten (2a, 2b) angeordnet ist.
3. Breitstreckwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel zum Bremsen der Breitstreckwalze.
4. Breitstreckwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Materialbahn (3a, 3b), die so über die Breitstreckwalze (1) geführt ist, dass diese ausschließlich an Randbereichen auf der Breitstreckwalze (1) aufliegt.