DE102005002112A1 - Kalibrierkalander - Google Patents

Abstract

Bei dem Kalibrierkalander erfolgt die Lagerung des Querhaupts (20) einer Walze (5) an Seitenteilen (2) eines Maschinengestells (1) an Lagerstellen, die in Richtung der Längsmittelachse (11) von den Lagerstellen des Walzenmantels (5') an den Seitenteilen (2) des Maschinengestells (1) beabstandet sind, und bei dem die Seitenteile (2) über mindestens eine Quertraverse (3) miteinander verbunden sind.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Kalibrierkalander der dazu dient, einer durchlaufenden Warenbahn eine bestimmte Dicke aufzuprägen.
• Kalander umfassen zwei rotierbar in einem Maschinengestell gelagerte Walzen, die zwischen sich einen Bearbeitungsspalt für die durchlaufende Warenbahn bilden. Der Bearbeitungsspalt hat eine Spaltbreite, die an die gewünschte Dicke der Warenbahn nach dem Durchlaufen des Bearbeitungsspaltes angepasst ist.
• Der beim Durchlaufen der Warenbahn durch den Bearbeitungsspalt in der Wirkebene des Bearbeitungsspalts entstehende, auf die Walzenkörper wirkende Druck führt dazu, dass die beiden Walzenkörper sich in einer Weise durchbiegen, dass die Breite des Bearbeitungsspaltes in der Mitte größer als am Rand ist. Das so entstehende „Fischbauchprofil" hat zur Folge, dass die Warenbahn nach Durchlauf durch den Bearbeitungsspalt in der Mitte eine größere Dicke aufweist als am Rand. Dieser Effekt, der selbstverständlich unerwünscht ist, nimmt mit größerer Länge des Bearbeitungsspalts zu.
• Um diesen unerwünschten Effekt zumindest zu reduzieren, ist es bekannt, zumindest eine der beiden Walzen als Hohlwalze auszugestalten, deren Walzenmantel auf einem im Maschinengestell feststehend gelagerten Querhaupt rotierbar gelagert ist. Zwischen dem Querhaupt und dem Walzenmantel ist eine Druckkammer für ein hydraulisches Medium vorgesehen, die so gestaltet ist, dass der Walzenmantel mit einer resultierenden Kraft in Richtung der Wirkebene des Bearbeitungsspalts beaufschlagt werden kann. Durch diese Maßnahme wird bewirkt, dass der Walzenmantel unter dem Einfluss des hydraulischen Drucks sich komplementär zu der anderen den Bearbeitungsspalt begrenzenden Walze durchbiegt, d.h. in einer Weise, dass der Bearbeitungsspalt zwar gekrümmt ist, über seine Länge jedoch zumindest im Wesentlichen eine konstante Breite aufweist.
• Nachteilig ist bei diesen Kalandern, dass sie zum zuverlässigen Kalibrieren einer Warenbahn nicht geeignet sind. Denn eine Änderung der im Walzenspalt wirkenden Kräfte führt dazu, dass sich die Durchbiegung des Querhaupts ändert, was eine Veränderung der Spaltbreite zur Folge hat.
• Ferner nimmt bei derartigen Kalandern mit zunehmender Walzenlänge die Gefahr zu, dass sich das Querhaupt aufgrund der Reaktionskräfte derart verformt, dass es auf der dem Bearbeitungsspalt gegenüber liegenden Seite mit dem Walzenmantel in Berührung kommt. Eine Unterbrechung des Bearbeitungsvorganges wäre die Folge. Zudem können der Walzenmantel und das Querhaupt beschädigt oder gar zerstört werden.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Kalander zu schaffen, der zum Kalibrieren, d. h. um einer Warenbahn eine bestimmte Dicke aufzuprägen, geeignet ist.
• Diese Aufgabe wird durch den in Anspruch 1 wiedergegebenen Kalibrierkalander gelöst.
• Dadurch, dass sowohl das Querhaupt, als auch der Walzenkörper in den Seitenteilen des Maschinengestells mittelbar oder unmittelbar gelagert sind, führt eine Veränderung der in dem Walzenspalt wirkenden Kraft dazu, dass sich zwar die Durchbiegung des Walzenmantels und des Querhaupts ändern, der Abstand der Lagerstellen des Querhaupts und des Walzenmantels in der Wirkebene des Walzenspalts jedoch zumindest im Wesentlichen konstant bleibt. Die Durchbiegungsänderung kann durch die zwischen dem Walzenmantel und dem Querhaupt wirkenden Mitteln, mit denen der Walzenmantel in Richtung der Wirkebene kraftbeaufschlagbar ist, derart kompensiert werden, dass die Durchbiegung dieser durchbiegungssteuerbaren Walze an die Durchbiegung der Gegenwalze im Sinne einer konstanten Spaltbreite angepasst werden kann.
• Die Lagerung des Querhaupts in den Seitenteilen des Maschinengestells erfolgt mit Abstand in Richtung der Mittellängsachse der Walze zur Lagerung des Walzenmantels. Die Lagerungen können unmittelbar erfolgen, oder mittelbar, beispielsweise über an dem Walzenköper angeflanschte Walzenzapfen. Durch die beabstandete Lagerung – auch als nicht äquidistante Lagerung bezeichnet – wird vermieden, dass das Querhaupt – im Gegensatz zur äquidistanten Lagerung, bei denen die Lagerung von Querhaupt und Walzenmantel auf beiden Seiten in jeweils einer zur Mittellängsachse der Walze senkrechten Ebene erfolgt – in den Bereichen der Lagerung des Walzenmantels durch die erforderlichen Drehlager geschwächt wird. Jedoch werden durch die nicht äquidistante Lagerung aufgrund der im Walzenspalt wirkenden Kräfte Momente in die Seitenteile eingeleitet, deren Größe neben der Kraft auch von dem Abstand der Lagerungen abhängt. Die Seitenteile des Maschinengestells sind daher über mindestens eine Quertraverse miteinander verbunden. Hierdurch wird vermieden, dass sich die Seitenteile aufgrund der Momente in einem Maße verformen, das zu einer nicht tolerierbaren Änderung der Spaltbreite führen würde.
• Die zwischen dem Walzenmantel und dem Querhaupt wirkenden Mittel umfassen vorzugsweise mindestens eine zwischen dem Walzenmantel und dem Querhaupt angeordnete Druckkammer, in die ein hydraulisches Druckmedium eingeleitet werden kann. Diese Ausführungsform zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau aus, der bei vielen Anwendungsbeispielen zu einer ausreichenden Vergleichmäßigung der Spaltbreite über die Bearbeitungsspaltlänge führt. Diese Ausführungsform ist insbesondere dann besonders bevorzugt, wenn die Druckkammer eine Länge aufweist, die der Breite der den Walzenspalt durchlaufenden Warenbahn entspricht, da in diesem Falle der Biegelinienfehler der Walze minimal ist.
• Es ist jedoch ebenfalls möglich, eine Mehrzahl von über die Länge des Bearbeitungsspaltes verteilte Druckkammern vorzusehen, die mit unter unterschiedlichen Drucken stehenden hydraulischen Druckmitteln beaufschlagbar sind. Auch können in die Druckkammer Varioelemente bekannter Bauart eingesetzt werden, mit denen der Druck in einem Teil der Druckkammer reduziert werden kann. Durch diese Maßnahmen kann das Linienkraftprofil über die Bearbeitungsspaltlänge variiert werden, was beispielsweise dann von Vorteil ist, wenn Warenbahnen kalibriert werden sollen, die den Bearbeitungsspalt nur über einen Teil seiner Länge ausfüllen, mit anderen Worten: deren Breite kleiner als die Länge des Bearbeitungsspaltes ist.
• Der Kalibrierkalander weist vorzugsweise Mittel zur Verlagerung der Walzen in Wirkrichtung des Bearbeitungsspaltes auf. Durch diese Mittel ist es einerseits möglich, die Walzen beispielsweise zur Wartung oder zum Einführen eines Warenbahnendes weiter voneinander wegzuverlagern, andererseits kann die Breite des Bearbeitungsspaltes an die gewünschte Dicke der Materialbahn angepasst werden.
• Um Letzteres besonders zuverlässig bewerkstelligen zu können, ist es von besonderem Vorteil, wenn die Mittel einen in der Wirkebene des Bearbeitungsspaltes längenverstellbaren Anschlag umfassen. Der Anschlag ist mit anderen Worten derart angeordnet, dass er zwischen den Lagerstellen eines Endbereichs der beiden Walzen in der Wirkebene des Bearbeitungsspaltes wirkt. Die Einstellung der Spaltbreite erfolgt dann durch Einstellung der Längen der an beiden Endbereichen der Walzen vorgesehenen Anschläge, die vorzugsweise zwei senkrecht zur Wirkrichtung relativ zueinander verschiebbare Keilelemente umfassen. Die Keilwinkel sind vorzugsweise derart bemessen, dass die Elemente mit ihren Keilflächen selbsthemmend aufeinander liegen.
• Um die beiden Walzen gegen die Anschläge fahren zu können, weisen die Mittel vorzugsweise hydraulisch betätigbare Kolben/Zylindereinheiten auf, die derart in dem Maschinengestell angeordnet sind, dass zumindest eine der beiden Walzen relativ zu den Anschlägen verlagerbar ist. Um die zu der gewünschten Kalibrierung der Warenbahn erforderliche Spaltbreite auch während des Durchlaufs der Warenbahn zuverlässig beizubehalten werden die Kolben/Zylindereinheiten mit einem Druck betrieben, der zu einer Anlagekraft an den Anschlägen führt, die größer als die maximal zu erwartende Spaltkraft ist.
• Der erfindungsgemäße Kalibrierkalander kann jedoch auch als herkömmlicher „Druckkalander", mit dem eine Warenbahn einer Behandlung unter einem bestimmten Druck unterzogen wird, betrieben werden, wenn die Walzen nicht auf Anschlag gefahren werden.
• In der Zeichnung ist – schematisch – ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer teilgeschnittenen Teildarstellung in einer Ansicht in Richtung der Laufrichtung der Warenbahn gezeigt.
• Der als Ganzes mit 100 bezeichnete Kalibrierkalander, von dem in der Zeichnung lediglich der linke Endbereich dargestellt und dessen rechter Endbereich in entsprechender, nicht dargestellter Weise ausgestaltet ist, umfasst ein Maschinengestell 1, dessen Seitenteile 2 über Quertraversen 3 miteinander verbunden sind.
• Der Kalibrierkalander 100 umfasst des Weiteren zwei Walzen 4, 5 mit Walzenmänteln 4', 5' die an ihren stirnseitigen Enden jeweils Walzenzapfen 6, 7 aufweisen, mittels welchen sie über Lageranordnungen 8, 9 an den Seitenteilen 2 um ihre jeweilige Mittellängsachse 10, 11 rotierbar gelagert sind. Hierzu umfassen die Lageranordnungen 8, 9 jeweils ein Pendelrollenlager 12, 13, welches eine Verkippung des Walzenzapfens senkrecht zur Mittellängsachse 10, 11 zulässt. Durch diese Maßnahme wird verhindert, dass beim Durchbiegen der Walzen Kräfte über die Lageranordnungen 8, 9 in die Seitenteile 2 eingeleitet werden, was zu einer unerwünschten und die Lageranordnungen 8, 9 möglicherweise zerstörenden Beanspruchung führen könnte.
• Die Lageranordnung 8 der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel unteren Walze, die als Hohlwalze ausgebildet ist, ist an einem Schlitten 14 vorgesehen, der mittels einer Kolben/Zylinderanordnung 15 in der Wirkebene des zwischen den Walzen 4, 5 gebildeten Bearbeitungsspaltes 16, die in der durch die beiden Mittellängsachsen 10, 11 gebildeten Ebene liegt, verlagert werden. Die Breite B des Bearbeitungsspalts 16 wird über einen längenverstellbaren Anschlag 17 eingestellt, der zwei senkrecht zur Wirkrichtung des Bearbeitungsspalts 16 verlagerbare Keilelemente 18, 19 umfasst. Die obere Walze 5 umfasst ein Querhaupt 20, das aus dem Walzenzapfen 7 herausgeführt und an einer Lageraufnahme 21 undrehbar mittels eines Gelenklagers 22 gelagert ist. Das Gelenklager 22 weist gegenüber der Lageranordnung 9 einen Abstand X in Richtung der Mittellängsachse 11 auf. Das aus der Lageraufnahme 21 herausragende Ende des Querhaupts 20 ist mit einem Drucköl-Anschlußkopf 23 ausgerüstet. Von diesem Drucköl-Anschlusskopf 23 erstreckt sich eine in der Zeichnung gestrichelt angedeutete Leitung 24 bis in eine zwischen dem Querhaupt 20 und dem Walzenmantel 5' ausgebildete Druckkammer 25. Letztere ist mittels einer Dichtungsanordnung 26 bekannter Bauart gegenüber der inneren Mantelfläche 27 des Walzenmantels 5' derart abgedichtet, dass über die Leitung 24 in die Druckkammer eingeleitete, unter Druck stehende Hydraulikfküssigkeit auf die Walze 5 eines auf den Bearbeitungsspalt 16 gerichtete Kraft ausübt.
• Will man mit dem Kalibierkalander 100 eine Warenbahn kalibrieren, so ist folgendermaßen vorzugehen:
• a) Die Breite des Bearbeitungsspaltes 16 wird auf beiden Seiten über die Keilelemente 18, 19 eingestellt.
• b) Die Kolben/Zylinderanordnungen 15 werden mit einem Druck beaufschlagt, der eine Kraft erzeugt, die größer ist als die zu erwartende gesamte, auf die untere Walze wirkende Last beim Durchlaufen der Warenbahn durch den Bearbeitungsspalt 16.
• c) Der Druck in der Druckkammer 25 wird solange gesteigert, bis die Warenbahn nach Durchlaufen des Bearbeitungsspaltes in der Mitte zumindest nahezu dieselbe Dicke wie in den Randbereichen aufweist.

100

Kalibrierkalander

1

Maschinengestell

2

Seitenteile

3

Quertraversen

4

Walze

4'

Walzenmantel

5

Walze

5'

Walzenmantel

6

Walzenzapfen

7

Walzenzapfen

8

Lageranordnung

9

Lageranordnung

10

Mittellängsachse

11

Mittellängsachse

12

Pendelrollenlager

13

Pendelrollenlager

14

Schlitten

15

Kolben/Zylinderanordnung

16

Bearbeitungsspalt

17

Anschlag

18, 19

Keilelemente

20

Querhaupt

21

Lageraufnahme

22

Gelenklager

23

Drucköl-Anschlusskopf

24

Leitung

25

Druckkammer

26

Dichtungsanordnung

27

Innere Mantelfläche

Claims (6)

1. Kalibrierkalander (100), mit zwei einen Bearbeitungsspalt (16) zwischen sich bildenden Walzen (4, 5), wobei zumindest eine der Walzen (5) einen Walzenmantel (5') umfasst, der von einem Querhaupt (20) durchsetzt ist, mit zwischen dem Querhaupt (20) und dem Walzenmantel (5') wirkenden Mitteln, mit denen der Walzenmantel (5') zumindest über einen Teil seiner Länge in der Wirkebene des Bearbeitungsspaltes (16) kraftbeaufschlagbar ist, wobei der Walzenmantel an seinen Längsenden mittelbar oder unmittelbar an Seitenteilen (2) eines Maschinengestells (1) um die Längsmittelachse (11) der Walze (5) drehbar gelagert ist, wobei die Lagerung des Querhaupts (20) ebenfalls mittelbar oder unmittelbar an den Seitenteilen (2) des Maschinengestells (1) an einer Lagerstelle (22) erfolgt, die in Richtung der Längsmittelachse (11) von der Lagerstelle (9) des Walzenmantels (5') an dem Seitenteil (2) beabstandet ist, und wobei die Seitenteile (2) über mindestens eine Quertraverse (3) miteinander verbunden sind.
2. Kalibrierkalander nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen dem Walzenmantel (5') und dem Querhaupt (20) wirkenden Mittel mindestens eine zwischen dem Walzenmantel (5') und dem Querhaupt (20) angeordnete, wahlweise mit einem Hydraulikmedium beaufschlagbare Druckkammer (25) umfassen.
3. Kalibrierkalander nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Verlagerung der Walzen (4, 5) in Wirkrichtung des Bearbeitungsspaltes (16) vorgesehen sind.
4. Kalibrierkalander nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel einen in Wirkrichtung längenverstellbaren Anschlag (17) umfassen.
5. Kalibrierkalander nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (17) zwei senkrecht zur Wirkrichtung relativ zueinander verschiebbare Keilelemente (18, 19) umfasst.
6. Kalibrierkalander nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel hydraulisch betätigbare Kolben/Zylindereinheiten (15) umfassen.