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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Formen eines Bandes im Durchlauf
auf der Oberfläche
einer rotierenden Trommel, die in vorbestimmten, stationären Bereichen
zu beheizen und/oder zu kühlen
ist. Anwendungsgebiet ist vornehmlich die Formung von Kunststoffolien
oder -platten, die dank ihrer Oberflächenform besondere optische
Eigenschaften haben sollen, beispielsweise als Fresnellinsen. Ein
anderes Anwendungsgebiet ist die dreidimensionale Musterung von
Tapeten oder Textilstoffen mit oder ohne Beteiligung von thermoplastischen Kunststoffen.
Das zu formende Band wird in der beheizten Zone in derart innigen
Kontakt mit der Trommeloberfläche
gebracht, daß es
deren Form komplementär
annimmt. Beispielsweise wird ein aus einer Extruderdüse im heißplastischen
Zustand auf die Oberfläche
der Trommel gegebener Kunststoffstrang durch eine Kalanderwalze
gegen die Trommel gepreßt
und füllt
die dort vorgesehenen Formvertiefungen. Das Band verfestigt sich
in der folgenden Kühlzone,
um schließlich
in formstabilem Zustand von der Trommel abgenommen werden zu können.
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Bei
einer bekannten Vorrichtung dieser Art (DE-A 19900381) ist derjenige
Bereich der Trommel, auf den die Kunststoffschmelze auftrifft, beheizt,
um eine vorzeitige Erstarrung des Kunststoffs zu verhindern. Dadurch
soll sichergestellt werden, daß der Kunststoff
hinreichend fließfähig ist,
um auch feinteilige Formvertiefungen der Trommeloberfläche vollständig füllen zu
können.
An den beheizten Bereich der Trommel, in welchem der Kunststoff
aufgegeben wird, schließt
sich ein Kühlbereich
an, in welchem der auf der Trommel befindliche Kunststoff von der
der Trommel abgewandten Seite her durch Kühlluft gekühlt wird. Nach seiner Erstarrung
wird er bandförmig von
der Trommel abgezogen. Die Kühlung
von der Außenseite
her hat den Nachteil, daß es
schwierig ist, die sichere Erstarrung auch der innen an der Trommel
anliegenden, feinen Kunststoffstrukturen zu erreichen, auf die es
aber besonders ankommt.
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Man
zieht deshalb Vorrichtungen vor, bei denen die Trommel von innen
gekühlt
wird (EP-B-1210223; DE-A-4110248; US-A-6221301; US-A-5945042). Da aber die
Trommel dickwandig ausgeführt
werden muß,
um den hohen Kräften standzuhalten,
mit denen die Schmelze in die Formvertiefungen der Trommel eingepreßt wird,
und eine entsprechend hohe Wärmekapazität hat, ist
die wechselnde Erwärmung
und Abkühlung
mit hohem Energieverlust verbunden. Das gilt unabhängig davon,
ob die Erwärmung
des Auftreffbereichs der Schmelze von außen oder innen her erfolgt,
ob die Trommel hohl zur Aufnahme eines Kühlwasserbads ausgeführt ist
(EP-B-1210223) oder ob sie Wärmeaustauschkanäle enthält, die
von stationären,
stirnseitig angeordneten Verteilerköpfen her mit dem Heiz- oder
Kühlmedium
versorgt werden (US-A-5945042, 3).
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Es
ist ferner bekannt, zur Formung des Kunststoffbands statt einer
Trommel ein endloses Band zu verwenden (US-A-5945042, 1).
Jedoch kann man tiefe und genaue Gravuren mit hochwertiger Oberfläche, wie
sie beispielsweise für
die Herstellung optisch wirksamer Kunststoff-Formteile benötigt werden,
in endlosen Bändern
nicht mit hinreichender Formhaltigkeit und Biegewechselfestigkeit verbinden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der im Oberbegriff
des Anspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, bei der trotz Verwendung
einer zylinderförmigen
Trommel und innenseitiger Temperierung die Wärmeverluste reduziert sind.
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Die
erfindungsgemäße Lösung besteht
in dem Merkmal des Anspruchs 1 und vorzugsweise denjenigen der Unteransprüche.
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Demnach
ist vorgesehen, daß die
Trommel zumindest in denjenigen Bereichen, in denen sie von innen
her beheizt oder gekühlt
werden soll, wärmeaustauschfähig auf
einem Trägerkörper gelagert
ist, der in den betreffenden Bereichen mit Heiz- bzw. Kühleinrichtungen
versehen ist. Die Trommel kann dank ihrer durch die Lagerung bewirkten
Abstützung auf
dem Trägerkörper dünnwandig
mit geringer Wärmekapazität ausgebildet
werden. In wärmeaustauschfähigem Kontakt
mit dem Trägerkörper nimmt sie
rasch dessen Oberflächentemperatur
an. Da dank ihrer geringen Wärmekapazität nur eine
geringe Wärmemenge
beim Wechsel der Temperatur ausgetauscht zu werden braucht, ist
der Energieverlust gering.
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Die
Trommel kann unmittelbar auf der Oberfläche des Trägerkörpers gleiten. Wenn dieser
einen hinreichend geringen Reibkoeffizient aufweist, wie es bei
geeigneter Materialwahl (beispielsweise Graphit) der Fall ist, ist
ein Schmiermittel zwischen der Trommel und dem Trägerkörper nicht
erforderlich. Jedoch ist die Verwendung einer flüssigen Zwischenschicht zweckmäßig, und
zwar nicht nur zur Herabsetzung der Reibung bei beliebiger Werkstoffpaarung,
sondern auch als Wärmeaustauschmedium.
Die Flüssigkeit
kann mit einem Druck zugeführt
werden, der höher
als der Atmosphärendruck
ist, um eine Stützwirkung
auf die Trommel auszuüben
und sich so gleichmäßig zu verteilen,
daß Festkörperkontakt
im wesentlichen vermieden wird. Im allgemeinen ist es für eine gleichmäßige Abstützung der
Trommel und für eine
gleichmäßige Wärmeübertragung
zweckmäßig, wenn
die einander gegenüberstehenden
Oberflächen
der Trommel und des Trägerkörpers glatt
sind. Das soll heißen,
daß keine
groben Vertiefungen und Erhöhungen
vorhanden sind. Jedoch können
kleine, gleichmäßig statistisch
verteilte oder regelmäßig angeordnete
Rauhigkeiten vorteilhaft sein. Sie sind im Sinne der Erfindung klein,
wenn wenigstens eine Abmessung der die Rauhigkeit bildenden Vertiefungen im
wesentlichen unter 0,5 mm bleibt. Ob größere Rauhigkeiten geduldet
werden können,
hängt von
ihrem ggf. durch Versuch festzustellenden Einfluß auf die gewünschte Gleichmäßigkeit
der Abstützung
und der Wärmeübertragung
ab.
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Jedoch
liegt es auch im Rahmen der Erfindung, wenn gezielt Einrichtungen
zur hydrostatischen und/oder hydrodynamischen Lagerung der Trommel
vorgesehen sind. Zu diesem Zweck sind auf der Oberfläche des
Trägerkörpers zweckmäßigerweise
in Umfangsrichtung wechselnd erhabene, in einer Zylinderfläche liegenden
Flächenanteile
und vertiefte Flächenanteile
vorgesehen, in denen ein zur hinreichenden Abstützung der Trommel geeigneter Druck
aufgebaut werden kann. Die Einrichtungen zum Einspeisen der Flüssigkeit
münden
zweckmäßigerweise
in diesen vertieften Flächenanteilen.
Die erhabenen und vertieften Flächenanteile
sind innerhalb der Arbeitsbreite der Vorrichtung zweckmäßigerweise
gleichmäßig von
einem zum anderen Rand durchgehend ausgebildet, damit die Druck-
und Temperaturverhältnisse über die
ganze Breite des bearbeiteten Bandes konstant sind.
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Es
stehen im Stand der Technik verschiedene Möglichkeiten zur Beheizung bzw.
Kühlung
des Trägerkörpers zur
Verfügung,
beispielsweise die Verwendung einer Wärmeträgerflüssigkeit, die durch die betreffenden
Bereiche des Trägerkörpers und
Wärmeaustauscher
zirkuliert wird. Zu diesem Zweck kann der Trägerkörper in seinen zu beheizenden bzw.
zu kühlenden
Bereichen Wärmeaustauschflächen enthalten,
bei denen es sich zweckmäßigerweise
um Gruppen von achsparallelen Bohrungen handelt, die von der Wärmeträgerflüssigkeit
durchströmt werden.
Die Beheizung kann auch mit elektrischen Mitteln geschehen, beispielsweise
elektrischen Widerstands- oder Induktionsheizelementen.
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Die
Flüssigkeitsschicht
zwischen den Gleitflächen
kann von dem Kreislauf der Wärmeträgerflüssigkeit
vollständig
getrennt sein. Das hat den Vorteil, daß die Flüssigkeiten sowie ihre Drücke und Temperaturen
gemäß ihrer
jeweiligen Funktion unabhängig
voneinander optimal gewählt
werden können. Jedoch
läßt sich
ggf. eine Vereinfachung der Konstruktion erreichen, wenn die Lagerflüssigkeit
von der Zirkulation der Wärmeträgerflüssigkeit
abgeleitet wird. Zu diesem Zweck können Strömungsverbindungen zwischen
den innerhalb des Trägerkörpers liegenden
Wärmeaustauschflächen und
seiner Oberfläche
vorgesehen sein. Nicht die gesamte Flüssigkeit, die zur Beheizung
bzw. Kühlung
dem Trägerkörper zugeführt wird,
muß auch
anschließend
den Zwischenraum zwischen der Trommel und dem Trägerkörper erreichen. Vielmehr genügt für die hydrostatische
Lagerung oder Schmierung der Trommel in der Regel ein kleiner Anteil
derselben.
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Der
hydrostatische Druck der Schmierflüssigkeit braucht nicht über den
Umfang der Trommel bzw. des Trägerkörpers konstant
zu sein. Vielmehr kann durch getrennte und geregelte Flüssigkeitszufuhr
dafür gesorgt
werden, daß in
denjenigen Zonen, in denen eine besonders starke Stützwirkung
gewünscht
wird, der Druck höher
ist als in anderen Zonen. Insbesondere kann der Druck in derjenigen
Zone, in der der flüssige
bzw. plastische Kunststoff zwischen der Oberfläche der Trommel und einer kalibrierenden
Gegenoberfläche
verteilt wird, höher
eingestellt werden als in den im Umlauf folgenden Zonen.
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Die
wegen ihrer Dünnwandigkeit
empfindliche Trommel bedarf an ihrem Rand einer zusätzlichen
Stützung.
Dafür sind
stirnseitige Halteringe vorgesehen, die mit ihr fest verbunden sind.
Sie weisen eine in den Innendurchmesser der Trommel passende Ansatzfläche und
einen Anschlagbund auf, gegen den die Stirnfläche der Trommel mittels einer
Mehrzahl von über
den Umfang verteilten Spannfingern axial gespannt werden kann. Dank
dieser Anordnung bleiben die Spannkräfte auf den Randbereich der Trommel
beschränkt.
Störende
Kräfte
in radialer Richtung oder Umfangsrichtung sind nicht zu erwarten.
Ebensowenig kann es dank der Stützung
durch die Halteringe zu Verspannungen quer über die Breite der Trommel
kommen.
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Der
Trägerkörper wird
zweckmäßigerweise von
einem zwischen zwei Flanschplatten axial gespannten oder in irgendeiner
anderen geeigneten Weise gehaltenen Hohlzylinder oder Segmenten
eines Hohlzylinders gebildet. Die Ausbildung dieser Teile als Rotationskörper oder
Teile eines Rotationskörpers
erlaubt eine genaue Fertigung und Montage.
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Falls
die Ausbildung des Trägerkörpers als einheitlicher,
von den Flanschen starr gehaltener Hohlzylinder im Hinblick auf
die zu erwartenden Wärmedehnungen
problematisch ist, ist es zweckmäßiger, Hohlzylindersegmente
zu verwenden. Deren aneinander grenzende Ränder sollen so miteinander verbunden
sein, daß die
Ausbildung einer Stufe in der Trägerkörperoberfläche am Übergang
von einem zum anderen Segment vermieden wird. Dies gelingt am besten
durch eine gelenkige Verbindung der beiden Ränder. Dafür geeignet ist insbesondere
ein Gelenk, das die beiden Ränder
in der Art eines Klavierbands miteinander verbindet. Aber auch eine
Nut-Feder-Verbindung
kann ausreichen. Die beiden Segmente können sogar einstückig miteinander
verbunden sein, wenn sie im Verbindungsbereich beispielsweise durch
einen achsparallelen Einschnitt biegeweich (in bezug auf eine achsparallele
Biegeachse) aneinander anschließen.
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Die
Verbindung der Segmente mit den Flanschen soll in solcher Weise
erfolgen, daß Wärmedehnungen
des beheizten Bereichs gegenüber
den Flanschen in Umfangsrichtung möglich sind. Beim Kühlbereich
ist dies weniger zwingend erforderlich, aber auch vorteilhaft. In
jedem Fall muß eine
hinreichende radiale Abstützung
der Segmente durch die Flanschen vorgesehen sein.
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Die
im Gleitspalt des Heizbereichs und des Kühlbereichs verwendeten Flüssigkeiten
stimmen zweckmäßigerweise
stofflich überein,
damit sie nicht absolut dicht voneinander getrennt werden müssen.
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Die
Erfindung wird im folgenden näher
unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die ein vorteilhaftes
Ausführungsbeispiel
veranschaulicht. Es zeigen:
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1 eine
schematische Gesamtansicht der Anlage,
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2 einen
Axialschnitt durch die Vorrichtung,
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3 einen
der 2 entsprechenden Axial-Teilschnitt in größerem Maßstab,
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4 eine
Stirnansicht,
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5 einen
oberflächenparallelen
Teilschnitt durch die Trommel,
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6 einen
Teil-Axialschnitt durch die Trommel und den Trägerkörper und
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7 den
Stützkörper einer
alternativen Ausführungsform.
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Eine
Trommel 1 zum Formen eines aus einer Extruderdüse 2 austretenden
Strangs 3 eines heißplastischen,
thermoplastischen Kunststoffs ist drehbar gemäß Pfeilrichtung 4 auf
einem stationären
Trägerkörper 5 angeordnet. Über einen
Teil des Umfangs der Trommel 1 ist ein Stahlband 6 gespannt, das über die
Walzen 7, 8 und 9 läuft und mit der Oberfläche der
Trommel 1 einen Spalt einschließt, in welchem sich der zu
formende Kunststoffstrang 3 befindet, um gegen die Trommeloberfläche gepreßt zu werden.
Die Walze 7 wirkt über
das Stahlband als Kalander, der die Dicke des Kunststoffbandes bestimmt. In
demjenigen Bereich, in welchem der Kunststoffstrang 3 auf
die Trommeloberfläche
aufgegeben und durch die Walze 7 gegen die Trommeloberfläche gepreßt wird,
wird die Trommel 1 auf mindestens die Schmelztemperatur
des Kunststoffs geheizt. Bei Verwendung von PMMA als Kunststoff
soll die Oberflächentemperatur
beispielsweise mindestens 180°C betragen
und besser in der Größendordnung
von 220°C
liegen. In einem sich an die Walze 7 anschließenden Umfangsbogen
kann die Temperatur erforderlichenfalls weiterhin so hoch gehalten
werden, daß der
Kunststoff hinreichend Zeit und Fließfähigkeit bis zur vollständigen Füllung der
auf der Trommeloberfläche
befindlichen Formvertiefungen hat. Der Bereich 10, in welchem
die Trommel sich auf erhöhter
Temperatur befinden soll, wird im folgenden als Heizbereich bezeichnet.
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Daran
schließt
sich der Kühlbereich 11 an,
in welchem die Trommel 1 gekühlt wird, damit der Kunststoffstrang 3 am
Ende dieses Bereichs eine Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur aufweist.
Gewünschtenfalls
kann der Kunststoffstrang im Kühlbereich
auch von der Außenseite her
durch eine Einrichtung 12 gekühlt werden. Im Anschluß an den
Kühlbereich 11 wird
der Kunststoffstrang von der Trommel 1 abgehoben und zur weiteren
Bearbeitung abgeführt.
Insoweit kann die Anlage als bekannt betrachtet werden.
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Wie
in 2 und 3 erkennbar, ist die Trommel 1 sehr
dünn im
Vergleich mit ihrem Durchmesser. Ihre Dicke liegt zwischen 2 und
10, vorzugsweise zwischen 3 und 5 mm. Ihr Durchmesser ist in der
Regel größer als
das Hundertfache ihrer Dicke, beispielsweise 800 mm.
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Die
Trommel besteht aus einem Werkstoff, der bei den herrschenden Temperaturen
hinreichende Formbeständigkeit
aufweist und mit den gewünschten
Formvertiefungen versehen werden kann. Er besteht beispielsweise
aus Kupfer und kann im galvanischen Verfahren auf einer komplementären Mutterform
aufgebaut oder nachträglich
graviert werden. Dies ist bekannt.
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Die
Trommel 1 ist gleitend rotierbar auf dem Trägerkörper 5 gelagert,
der im dargestellten Beispiel eine sich durchgehend über 360
Grad erstreckende, im wesentlichen zylindrische Oberfläche bildet.
Die Trommel 1 ist dadurch auf ihrem ganzen Umfang abgestützt. Jedoch
besteht auch die Möglichkeit,
die Abstützung
auf diejenigen Umfangsbereiche der Trommel 1 zu beschränken, in
welchen die Trommel radial wirkenden Kräften ausgesetzt ist. Die Trommel 1 sitzt
auf der Oberfläche
des Hohlzylinders 16 mit einem Gleit- oder Laufsitz, der
bei Zuführung
von Öl unter
Druck in den Gleitspalt hinreichende Reibungsfreiheit ermöglicht.
Das in den Gleitspalt eingedrückte Öl setzt
die Reibung herab und gewährleistet
einen ungestörten
Wärmefluß. Falls
die Gefahr besteht, daß die
Gleitlagerung nicht ausreicht für
eine hinreichend reibungs- und verschleißarme Abstützung der Trommel 1 gegenüber der
Kalanderwalze 7, d.h. in dem Bereich, in dem sie am höchsten belastet
ist, kann eine zusätzliche
Abstützung
durch eine in der Oberfläche
des Trägerkörpers eingelassene
Stützwalze
vorgesehen werden.
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Der
Trägerkörper besteht
in dem in 2 und 3 dargestellten
Beispiel aus zwei Flanschen 14, 15 und einem hohlzylindrischen
Teil 16, der als über
den ganzen Umfang sich erstreckender Hohlzylinder oder als eine
Gruppe von Zylindersegmenten ausgebildet sein kann. Die Flanschen 14, 15 bilden zylindrische
Ansatzflächen 17 für die passende
Aufnahme des Innenrands des Hohlzylinders 16 bzw. der Segmente.
Der Rand des hohlzylindrischen Teils 16 und die Flanschen
wirken ferner über
eine Kegelfläche 18 zusammen,
welche spielfreie gegenseitige Zentrierung gewährleistet, wenn die Flanschen 14, 15 durch über den
Umfang verteilte Spannschrauben 19 axial zusammengezogen
werden. Dies gilt auch dann, wenn der hohlzylindrische Teil 16 von
mehreren getrennten Segmenten gebildet ist. Dies kann zweckmäßig sein,
wenn aufeinanderfolgende Segmente thermisch voneinander getrennt
werden sollen. So ist es beispielsweise möglich, gesonderte Segmente
für den
Heizbereich und den Kühlbereich zu
verwenden. Auch eine gegebenenfalls zwischen diesen Bereichen befindliche
Wärmedämmung kann als
ein gesondertes Segment ausgebildet sein.
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Der
Trägerkörper ist
im Betrieb stationär
mit einem nicht dargestellten Haltegestell verbunden. Das Ausführungsbeispiel
sieht jedoch vor, daß er
im Winkel um seine Achse verstellbar ist, damit seine Heiz- und
Kühlbereiche
optimal im Verhältnis
zu derjenigen Stelle eingestellt werden können, an welcher der heißplastische
Strang 3 zugeführt
und kalandriert wird. Zu diesem Zweck werden die Flanschen 14, 15 von
einer Achse 21 getragen, mit der einer der Flanschen 15 starr
verbunden ist, während
der andere Flansch 14 darauf im Hinblick auf die notwendige Wärmedehnung
axial verschiebbar, aber dank einer Paßfederanordnung 22 drehfest
ist. Die Achse ruht in Lagern 23. Ihre Drehstellung wird
durch eine geeignete Einstelleinrichtung bestimmt, die im Beispiel
der 2 von einem Schneckenrad 24 und einer
Schnecke 25 gebildet ist.
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Zur
Verstärkung
der dünnwandigen
Trommel ist sie an den Rändern
mit Ringen 30 verbunden, die gewünschtenfalls über Lager 31 an
den Flanschen 14, 15 des Trägerkörpers 5 abgestützt sein
können. Die
Lager sind so ausgebildet, daß Wärmedehnungen
nicht zu einer Verspannung der Trommel führen können. Wenn ein Drehantrieb 32 für die Trommel vorgesehen
ist, wirkt dieser über
Zahnrad 33 und Zahnkranz 34 auf mindestens einen
dieser Ringe, vorzugsweise aber gleichmäßig auf beide Ringe 30, um
die auf die dünnwandige
Trommel wirkenden Kräfte
gering und symmetrisch zu halten. In manchen Fällen ist ein Drehantrieb für die Trommel
entbehrlich, wenn das Stahlband 6 angetrieben ist. Dies
gilt insbesondere, wenn die Trommel formschlüssig von dem angetriebenen
Stahlband 6 durch zusammenwirkende Zähne und Zahnlochung, ähnlich einem Filmstreifen
und einer Filmwalze, mitgenommen wird. Mitunter genügt aber
für die
Mitnahme auch die über
das erstarrende Band ausgeübte
Reibung.
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Die
Ringe 30 weisen eine zum Innendurchmesser der Trommel 1 passende,
zylindrische Ansatzfläche 35 auf,
die außenseits
durch einen Anschlagbund 37 begrenzt wird. Die ebenfalls
mit der Bezugsziffer 37 bezeichnete Stirnfläche der
Trommel wird mittels Fingern 38 und Schrauben 39 gegen
den Anschlagbund gespannt. Zu diesem Zweck greifen die Finger 38 in Öffnungen 40 der
Trommel 1, die in gleichmäßigem Abstand über den
Umfang der Trommel entlang deren beiden Rändern verteilt sind. Die Öffnungen
sind in Umfangrichtung größer als
die Finger 38, damit nicht im Falle von Herstellungs- und Montagetoleranzen
unerwünschte
Umfangsspannungen von den Fingern 38 auf die Trommel ausgeübt werden
können.
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Dem
Heizbereich kann die Wärmenergie
auf verschiedene Weise zugeführt
werden, beispielsweise mittels elektrischer Widerstandsheizkörper, Gasbrennern
oder induktiver Beheizung. Im Beispiel der 2 bis 6 ist
die Energiezuführung
mittels einer Wärmeträgerflüssigkeit,
insbesondere Öl,
vorgesehen. Der Heizbereich enthält
eine oder mehrere Gruppen von achsparallelen Bohrungen 45,
die paarweise wechselnd an ihren Enden durch ausgefräste Taschen 46 verbunden
sind, die mit Deckeln 47 verschlossen sind. Dadurch ergibt
sich ein geschlossener Strömungsweg
von einer ersten Bohrung 45' zu einer
letzten Bohrung 45'' . Wenn mehrere
solcher Bohrungsgruppen vorhanden sind, können dafür jeweils getrennte Heizsegmente
vorgesehen sein oder es sind mehrere Gruppen innerhalb eines durchgehenden
Heizsegments enthalten.
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Wie 3 und 5 zeigen,
wird eine erste Bohrung 45' einer
Gruppe von einem Vorlaufanschluß 49 über eine
radiale Vorlaufbohrung 48 gespeist, die mittels eines Dichtrings 20 am Übergang von
dem Hohlzylinderteil 16 zum Flansch 14 abgedichtet
ist. In gleicher Weise ist die letzte Bohrung 45'' einer Gruppe über eine Rücklaufbohrung mit einem Rücklaufanschluß verbunden.
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Dem
Vorlaufanschluß 49 wird
die Heizflüssigkeit
in üblicher,
nicht gezeigter Weise von einem Flüssigkeitsvorrat über eine
Pumpe und einen Wärmetauscher
zugeführt
und vom Rücklaufanschluß gelangt
sie zurück
in den Vorrat. Zur Einstellung des in dem System wirkenden Drucks
kann eine vorzugsweise einstellbare Drossel im Rücklauf vorgesehen sein. Der
Kühlbereich
kann in der gleichen Weise ausgebildet sein.
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Zur
Herabsetzung der Reibung zwischen der Trommel 1 und der
Oberfläche
des Trägerkörpers 5 ist
die Trommellagerung im Ausführungsbeispiel
hydrostatisch ausgebildet. Das bedeu tet, daß die Schmierflüssigkeit
im Gleitspalt unter einem Druck gehalten wird, der mindestens ebenso
groß ist
wie der für
die vorzugsweise berührungslose
Abstützung der
Trommel erforderliche Druck. Dieser Druck ist in demjenigen Bereich
am größten, in
welchem der heißplastische
Strang 3 zwischen der Trommeloberfläche und der Oberfläche der
Walze 7 auf die gewünschte
Dicke herabgesetzt wird. Zwischen den Walzen 7 und 9 entspricht
der Druck im wesentlichen dem Druck, der von der Spannung des Stahlbands auf
den heißplastischen
Strang ausgeübt
wird. Am geringsten ist der Lagerdruck im freien Trommelbereich
zwischen der Walze 9 und der Extruderdüse 2. Es kann deshalb
zweckmäßig sein,
den Gleitspalt zwischen der Trommel 1 und der Oberfläche des
Trägerkörpers 5 in
getrennte, mit unterschiedlichem Lagerdruck beaufschlagte Zonen
aufzuteilen. Diese Zonen werden gegeneinander und gegen die Atmosphäre abgedichtet.
Dafür können besondere
Dichtleisten vorgesehen sein. Gemäß 6 wird eine
solche in einer Nut angeordnete Dichtleiste 61 aus gleitgünstigem
Material, beispielsweise PTFE, durch einen Elastomerring 60 gegen
die Innenfläche
der Trommel 1 gedrückt.
Solche Dichtungseinrichtungen können
sowohl am Umfang als auch quer dazu vorgesehen sein. Während am
Umfang weitgehende Dichtigkeit erwünscht ist, brauchen die zwischen
den aufeinanderfolgenden Zonen befindlichen Querabdichtungen lediglich
eine so hohe Drosselwirkung zu erzeugen, daß der gewünschte Druckunterschied zwischen
diesen Zonen gewährleistet
ist.
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Die
Flüssigkeitsversorgung
des Gleitspalts kann unabhängig
von dem Heizmedium erfolgen. Jedoch gelingt eine nicht unerhebliche
Vereinfachung der Konstruktion erfindungsgemäß dadurch, daß sie von
dem Heizmedium abgeleitet wird. In 3 ist erkennbar,
daß Verbindungsbohrungen 62 zwischen einer
Bohrung 45 des Heiz- oder Kühlsystems und der Oberfläche des
Trägerkörpers vorgesehen
sind. Ein Teil des als Heiz- bzw. Kühlmedium zirkulierenden Öls gelangt
durch diese Bohrungen in den Gleitspalt und dient dort als Schmiermittel
und hydrostatisches Druckmittel. Um es wieder abzu führen, ist für jede Druckzone
des Gleitspalts eine Abführungsbohrung 63 (6)
vorgesehen, die über
eine Bohrng 64 mit dem Gleitspalt verbunden ist und von der
das Öl über eine
radiale Bohrung 65 im Flansch 15 und ein Verbindungsrohr 66 zu
einem Anschluß 67 gelangt.
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Die
Oberfläche
des Trägerkörpers kann durchgehend
glatt sein. Wenn jedoch zum Zwecke der hydrostatischen Lagerung
der Trommel in der Oberfläche
des Trägerkörpers vertiefte
Flächenanteile 70 und
erhabene Flächenanteile
in Form von Leisten 72 im Wechsel vorgesehen sind, bestimmen
die Leisten 72 durch ihr Laufspiel gegenüber der
Innenfläche
der Trommel 1 deren Position. Die vertieften Flächenanteile 70 ermöglichen
eine ungehemmte Druckausbreitung in der hydrostatischen Flüssigkeit.
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Der
Druck im Gleitspalt und insbesondere in den hydrostatisch druckbeaufschlagten,
vertieften Flächenanteilen 70 wird
wesentlich durch den Strömungswiderstand
bestimmt, den die Flüssigkeit
in ihrem Ablaufweg vorfindet. Er kann dadurch eingestellt werden,
daß im
Ablaufweg eine Drossel vorgesehen ist. Wenn die Drücke in verschiedenen
Druckzonen unterschiedlich sind, können diesen Zonen entsprechend
unterschiedliche eingestellte oder einstellbare Drosseln zugeordnet
werden.
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Das
Ausführungsbeispiel
zeigt in 6 eine einfachere Anordnung.
Die Flüssigkeitsabfuhr
findet am Rande jeder Druckzone statt. Innerhalb der Dichtleiste 61,
die die Zone umgrenzt, ist eine Sammelrinne 73 vorgesehen,
die über
die Bohrungen 64 mit der Abfuhrleitung 63 in Verbindung
steht. Zwischen dem druckbeaufschlagten, vertieften Flächenanteil 70 und der
Sammelrinne 73 ist eine erhöhte Leiste 72 angeordnet.
Die Leiste bildet mit der Innenfläche der Trommel 1 einen
engen Spalt, durch den der Druck des aus dem Bereich 70 abfließenden Öls weitgehend
selbstregelnd gedrosselt wird. Wenn der von der Trommel übertragene
Druck größer ist
als der Druck im Lagerspalt, nähert
sich die Trommel dem Trägerkörper, wodurch
der Spalt enger wird. Dadurch wird der Abfluß gehemmt, und der Druck im
Lagerspalt wächst,
bis er dem von der Trommel übertragenen
Druck gleicht. Vorausgesetzt wird dabei, daß die Ölzufuhr zur Erzeugung eines
Drucks hinreichender Höhe
fähig ist.
Auf diese Weise bildet die Leiste 72 mit der Innenfläche der
Trommel eine selbstregelnde Drosselanordnung.
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Von
der Sammelrinne 73 kann das Öl durch eine Pumpe abgezogen
werden. Dies hat den Vorteil, daß der in der Sammelrinne 73 herrschende
und auf die Dichtanordnung 60, 61 wirkende Druck
herabgesetzt und die an die Dichtanordnung zu stellende Dichtheitsanforderung
gesenkt wird.
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Die
Abgrenzung von Zonen unterschiedlichen Drucks, die in Umfangsrichtung
aufeinanderfolgen, kann mit einer Anordnung erfolgen, wie sie in 6 dargestellt
ist. Jede Zone ist dann von einer Drosselleiste 72 und
einer das Öl
abführenden
Sammelrinne 73 umschlossen. Jeder Zone kann auch eine Dichtanordnung 60, 61 zugeordnet
sein, oder es ist nur eine solche Dichtanordnung zwischen den benachbarten
Zonen vorgesehen. Dabei kann die Anordnung so getroffen sein, daß man Öl von der
Zone höheren
Drucks zu der Zone niedrigeren Drucks abfließen läßt.
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Eine
getrennte Flüssigkeitsversorgung
der Zonen gestattet es, sie mit unterschiedlichem Druck zu beaufschlagen.
Sie können
auch unterschiedlich temperiert werden. Dafür kann jeder Zone bzw. jedem
Flächenanteil
je eine gesonderte Gruppe von Wärmeaustauschbohrungen 45 zugeordnet
werden.
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7 zeigt
eine Ausführungsalternative
des Stützkörpers in
Axialansicht. Er besteht aus zwei Halbzylinderschalen 80 und 81,
die durch Schlitze 82 getrennt sind. Verbunden sind sie
durch klavierbandartige Gelenke 83 und 84. Die
beiden Halbschalen 80, 81 stehen nicht unmittelbar
mit den Flanschen 14, 15 in Verbindung. Vielmehr
sind die Gelenkachsen 85, 86 ihrer Gelenke 83, 84 mit
ihren beiden Enden in den Flanschen befestigt. Eine der beiden Gelenkachsen,
vorzugsweise diejenige, die der Kalanderwalze 7 am nächsten liegt,
ist starr mit den Flanschen verbunden. Die andere Scharnierachse 86 ist
darin derart geführt,
daß sie
sich nur radial bewegen kann, nicht aber in Umfangsrichtung. Die
Halbschalen 80, 81 sind dadurch in jedem Temperaturzustand
geometrisch eindeutig gegenüber
den Flanschen festgelegt. Durch die radiale Beweglichkeit der Gelenkachse 86 gegenüber den
Flanschen haben sie auch Ausdehnungsmöglichkeit.
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Da
man damit rechnen muß,
daß die
beiden Halbschalen aufgrund ihrer unterschiedlichen Temperatur sich
unterschiedlichen dehnen, ist in dieser Ausführung dafür gesorgt, daß die Halbschale 81,
die dem Kühlsegment
zugeordnet ist, sich entsprechend biegen kann, um sich dem Zustand
der anderen Halbschale 80 anzupassen. Um diese Biegefähigkeit zu
gewährleisten,
ist die Halbschale 81 in gewissen, gleichmäßigen Abständen mit
von innen zur Mitte der Halbschale führenden Schlitzen 87 versehen,
die in radialer Richtung so tief sind, daß die gewünschte Biegefähigkeit
der Halbschale 81 erreicht wird, ohne daß sie ihren
stabilen Zusammenhang und ihre eindeutige Stützwirkung gegenüber der
darauf gelagerten Trommel 1 verliert.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
dienen die Gelenke 83, 84 sowohl zur gelenkigen
Verbindung der Halbschalen als auch zu ihrer Abstützung an
den Flanschen. Diese beiden Funktionen können auf unterschiedliche Organe
aufgeteilt werden. Beispielsweise kann man beide Halbschalen an
anderer Stelle (insb. jeweils in ihrer Mitte) radial und in Umfangsrichtung
fest mit den beiden Flanschen verbinden und sie an ihren freien
Enden in beliebiger Weise, beispielsweise durch ein Gelenk oder
Nut und Feder oder ein Biegegelenk, nachgiebig, aber in der Oberfläche stufenlos,
aneinander anschließen.