DE102007016719A1

DE102007016719A1 - Roller for handling or processing e.g. paper sheet, has anchor units engaged with composite material and connected to inner wall of casing and/or outer wall of inner tube, where inner tube is composed of segments along axial direction

Info

Publication number: DE102007016719A1
Application number: DE200710016719
Authority: DE
Inventors: Jochen Dr. Niemann; Lars KRÜGER; Hans-Rolf Conrad; Peter Dr. Rer. Nat. Wiemer; Eugen Schnyder
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2007-04-07
Filing date: 2007-04-07
Publication date: 2008-10-09

Abstract

The roller (1) has an outer casing and a composite material that is dumped partially in an interior of the roller. Anchor units are engaged with the composite material, and are connected with an inner wall of a casing (6) and/or an outer wall (7) of an inner tube (4), where the inner tube is composed of segments along an axial direction. The anchor units enable shear connection between the outer casing and the material and between the inner tube and the material. Two adapter ends (9) are fastened to the outer casing or an extension (10) that is connected with the outer casing.

Description

Die Erfindung betrifft eine Walze für die Behandlung oder Veredelung von Faserstoffbahnen, insbesondere Papier- oder Kartonbahnen, mit einem äußeren Mantel und mit einem zumindest teilweise im Innenraum der Walze eingebrachten Compositematerial.The The invention relates to a roller for the treatment or refinement of fibrous webs, in particular paper or board webs, with an outer shell and with an at least partially in Interior of the roll introduced composite material.

Der Stand der Technik zu Walzen, die ein Compositematerial beinhalten, wird in der EP 1 023 490 B1 sehr gut veranschaulicht. In dieser Veröffentlichung wird das Hauptaugenmerk darauf gelegt, eine Walze mit geringem Gewicht und ein Verfahren zu deren Herstellung anzugeben.The state of the art for rolls incorporating a composite material is disclosed in U.S. Pat EP 1 023 490 B1 very well illustrated. In this publication, the main focus is placed on specifying a low-weight roller and a method of making it.

Die folgenden Beschreibungen zu der erfindungsgemäßen Walze beziehen sich wegen der einfacheren Veranschaulichbarkeit auf die Walzen eines Kalanders zur Satinage von Papier- oder Kartonbahnen. Die erfindungsgemäße Walze ist aber durchaus auch in anderen Bereichen der Herstellung oder Behandlung von Faserstoffbahnen einsetzbar.The following descriptions of the invention Roller refer for the sake of easier illustration on the rollers of a calender for the calendering of paper or board webs. The roller according to the invention is also quite in other areas of the production or treatment of fibrous webs used.

Walzen sind ein wesentlicher Bestandteil aller Kalander zum Glätten von Papier und Karton und bestimmen ca. 60% der Herstellkosten eines Kalanders. Man unterscheidet sogenannte harte Walzen, mit einer meist metallischen und beheizbaren Oberfläche, und elastische Walzen, die in der Regel einen Belag aus einem Kunststoffmaterial aufweisen.roll are an essential part of all calenders for straightening of paper and cardboard and determine approx. 60% of the manufacturing costs of a Calender. One differentiates so-called hard rolls, with one mostly metallic and heatable surface, and elastic Rolls, which are usually a topping made of a plastic material exhibit.

Beide Walzentypen besitzen häufig beidseitig angeordnete Zapfen, von denen einer angetrieben ist, die über lösbare Verbindungselemente mit dem Mantel der Walze verbunden sind. Die Zapfen sind meist aus Stahl gefertigt. Über den nicht angetriebenen Zapfen wird üblicherweise das Temperiermedium zugeführt. Die Mäntel von Heizwalzen werden aus Hartguss oder aus Schmiedestahl hergestellt, wobei die Walzen von innen mit einem Heizmedium durch periphere Bohrungen mit Wasser, Dampf oder Thermalöl beheizt werden. Das Heizmedium fließt dabei u. U. mehrfach (sogenannte Monopass, Duopass oder Tripass-Anordnung) durch den Mantel. Weiterhin wird eine Heizwalze oft von außen induktiv oder mit Heißluft beheizt. Elastische Walzen, deren Mäntel in der Regel aus Grauguss bestehen, werden häufig von innen gekühlt, um eine Überhitzung des Kunststoffbelages durch die Walkarbeit zu verhindern.Both Roller types often have pins arranged on both sides, one of which is powered by the detachable one Connecting elements are connected to the shell of the roller. The Pins are usually made of steel. About the undriven Spigot is usually supplied to the tempering medium. The coats of heating rollers are made of chilled or cast iron Forged steel produced, with the rollers from the inside with a Heating medium through peripheral drilling with water, steam or thermal oil be heated. The heating medium flows u. U. several times (so-called mono pass, duo pass or tripass arrangement) through the mantle. Farther a heating roller is often inductive from the outside or with hot air heated. Elastic rolls whose coats are usually made Cast iron are often cooled from the inside, Overheating of the plastic covering by the flexing work to prevent.

Beim Einsatz von Heizwalzen in Softkalandern und Multi-Nip-Kalandern ist die Ovalisierung der Walzen ein wichtiges Auslegungskriterium, da bereits kleine Unterschiede in der Ovalisierung durch thermische und/oder mechanische Effekte im Papier sichtbar werden. Die Hauptschwierigkeit besteht hierbei darin, dass die Zapfen nicht durch die Linienkraft des Kalanders verformt werden (also rund bleiben), während im Kontaktbereich zwischen den Walzenmänteln, die den Press-Spalt bilden, eine Ovalisierung der Walzen auftritt.At the Use of heat rollers in soft calenders and multi-nip calenders the ovalization of the rolls is an important design criterion, there are already small differences in the ovalization by thermal and / or mechanical effects become visible in the paper. The main difficulty This is because the pins are not affected by the line force of the calender be deformed (thus remain round), while in the contact area between the roll shells, the press nip form, an ovalization of the rolls occurs.

Weiterhin ist die Durchbiegung einer Heizwalze und die Anpassung einer Biegelinie an eine üblicherweise im Kalander als Ober- und/oder Unterwalze verwendete Biegeausgleichswalze ein weiteres wichtiges Auslegungskriterium, insbesondere bei Schuhkalandern oder Bandkalandern.Farther is the deflection of a heating roller and the adjustment of a bending line to a usually in the calender as top and / or bottom roll Bend compensation roll used another important design criterion, especially in shoe calenders or band calenders.

Die Herstellung und Fertigung der peripheren Bohrungen in Schmiedestahl- oder Hartguss-Mänteln ist insbesondere zeitaufwändig, kostenintensiv und kann bei den heute üblichen Walzenlängen nur mit teuren Spezialmaschinen durchgeführt werden, die nur wenige Firmen auf der Welt besitzen.The Production and manufacture of peripheral bores in forged steel or chilled casings is particularly time consuming, costly and can with today usual roll lengths only be done with expensive special machines that few companies in the world own.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Walze zu schaffen.The The object of the invention is to provide an improved roller.

Die Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.The Task is solved by the characterizing features of claim 1.

Dadurch, dass die Walze ein Innenrohr aufweist und dass Ankerelemente vorgesehen sind, die in das Compositematerial eingreifen und die mit der Innenwandung des Mantels und/oder mit der Außenwandung des Innenrohres in Verbindung stehen, bietet die erfindungsgemäße Walze eine Reihe von Vorteilen gegenüber dem beschriebenen Stand der Technik. Zunächst sei die Versteifung des Mantels genannt, die die Ovalisierung der Walze durch die Kräfte im Nip weitgehend verhindert. Die Verbesserung ist darin begründet, dass die Walze jetzt als dynamisch beanspruchbarer Verbundträger ausgeführt ist.Thereby, in that the roller has an inner tube and that anchor elements are provided are, which engage in the composite material and those with the inner wall of the jacket and / or with the outer wall of the inner tube in connection, offers the inventive Roller has a number of advantages over that described State of the art. First, the stiffening of the shell called the ovalization of the roller by the forces in the nip largely prevented. The improvement is due to that the roller now as a dynamically loadable composite carrier is executed.

Die weiteren Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.The Further advantages emerge from the subclaims.

Vorzugsweise ist das Innenrohr aus Segmenten in axialer Richtung zusammengesetzt. Dadurch wird der Aufbau der Walze vereinfacht, weil die Ankerelemente nach und nach im Inneren der Walze befestigt werden können.Preferably the inner tube is composed of segments in the axial direction. As a result, the structure of the roller is simplified, because the anchor elements gradually be mounted inside the roller.

Um den besonderen Anforderungen des Compositematerials gerecht zu werden, ist es vorteilhaft, wenn die Ankerelemente einen schubsteifen Verbund zwischen dem äußeren Mantel und dem Compositematerial einerseits und dem Innenrohr und dem Compositematerial andererseits ermöglichen. Die Walze hat somit einen mindestens dreischichtigen Aufbau. Die Walze wird so dimensioniert, dass von der in den Press-Spalt eingebrachten Belastung ein Teil der Biegebeanspruchung und ein Teil der noch geringen Ovalisierung durch den Stahlmantel aufgenommen werden. Der andere Teil der Belastung wird durch das Füllmaterial aufgenommen, das schubsteif mit dem Stahlmantel und dem Innenrohr verbunden ist.In order to meet the particular requirements of the composite material, it is advantageous if the anchor elements allow a rigid connection between the outer shell and the composite material on the one hand and the inner tube and the composite material on the other. The roller thus has an at least three-layered construction. The roller is dimensioned such that part of the bending load and part of the still small ovalization are taken up by the steel jacket of the load introduced into the press nip. The other part of the Belas The material is absorbed by the filling material, which is rigidly connected to the steel jacket and the inner tube.

Das Compositematerial wird nach seiner Aushärtung über Ankerelemente (z. B. Kopfbolzendübel oder über Dübelschienen, Noppen, Sieken oder Ankerschlaufen) mit dem Mantel einerseits und/oder dem Innenrohr andererseits schubsteif verbunden. Damit ergibt sich gegenüber einer nicht schubsteif verbunden Walze aus unterschiedlichen Materialen eine etwa 8-fach höhere Tragfähigkeit.The Composite material is over after its curing Anchoring elements (eg head stud or over Dowel rails, nubs, sieves or anchor loops) with the sheath on the one hand and / or the inner tube on the other hand shear stiff connected. This results in relation to a non-rigid connected Roller made of different materials about 8 times higher Load capacity.

Das Compositematerial kann auch über Ankerelemente, die als spezielle Träger mit Öffnungen zum Eintritt eines im Gießzustand fließfähigen Compositematerials ausgebildet sind, mit dem Mantel schubsteif verbunden werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung sind Ankerelemente als U-förmige Profile mit entsprechenden Eintrittsöffnungen für das fließfähige Compositematerial ausgebildet. Diese Art der Verankerung ist besonders geeignet, Schubspannungen aufzunehmen.The Composite material can also have anchor elements called as special straps with openings for entry in the casting state, flowable composite material are formed to be connected shear stiff with the jacket. In In a preferred embodiment, anchor elements are U-shaped profiles with corresponding inlet openings for the flowable Compositematerial formed. This type of anchorage is special suitable to absorb shear stresses.

Bevorzugterweise weist die Walze zwei an dem Mantel oder einem mit diesem verbundenen Fortsatz befestigte Zapfen auf. Der Fortsatz kann beispielsweise durch einen am Mantel angeschweißten Ring gebildet werden, der Gewindebohrungen besitzt. Mittels dieser Gewindebohrungen können die Zapfen verschraubt werden und bilden auf diese Weise einen Verbund mit dem Mantel. Im Gegensatz zu der Ausführungsform gemäß der EP 1 023 490 B1 kann auf diese Weise eine unzulässige Beanspruchung des Compositematerials vermieden werden.Preferably, the roller has two pins attached to the shell or to a projection connected thereto. The extension can be formed, for example, by a ring welded to the jacket, which has threaded holes. By means of these threaded holes, the pins can be screwed and form in this way a bond with the jacket. In contrast to the embodiment according to the EP 1 023 490 B1 In this way an unacceptable stress of the composite material can be avoided.

Es ist besonders bevorzugt, den Mantel aus einem längsnahtgeschweißten oder einem spiralnahtgeschweißten, rund gebogenem Blech herzustellen. Durch den Einsatz dieser technisch leicht herstellbaren (Stahl-)Mäntel, die nicht aufwendig im Hartguss hergestellt oder geschmiedet werden müssen, verkürzt sich die Herstellungszeit und reduzieren sich auch die Herstellkosten für die erfindungsgemäße Walze beträchtlich.It is particularly preferred, the jacket of a longitudinally welded or a spiral seam welded, round bent sheet metal manufacture. By using this technically easy to produce (Steel) coats that are not elaborately made in chilled cast iron or forged, shortens the production time and reduce the production costs for the roll according to the invention considerably.

Es ist von besonderem Vorteil, wenn die Außenfläche des zylindrischen Mantels gehärtet oder mit einer harten Beschichtung (Hardfacing, keramische Beschichtung, verchromt usw.) versehen ist. Die Walze lässt sich dadurch als harte Kalanderwalze mit einer sehr glatten Oberfläche versehen, die sich in die Papier- oder Kartonbahn „einprägt". Je glatter die Oberfläche der Walze, desto glatter wird auch das damit satinierte Produkt. Bevorzugt ist der Walzenmantel von außen induktiv erwärmbar. Diese Erwärmung verbessert auch das Ergebnis an Glanz und Glätte der zu satinierenden Papier- oder Kartonbahn.It is of particular advantage when the outer surface of the cylindrical shell hardened or with a hard Coating (hardfacing, ceramic coating, chrome plated etc.) is provided. The roller can be characterized as a hard calender roll provided with a very smooth surface, which in the paper or board web "impresses." The smoother the surface of the roller, the smoother it gets satined product. Preferably, the roll shell is from the outside Inductively heated. This warming improves also the result of gloss and smoothness of the to be satined Paper or board web.

Will man alternativ die erfindungsgemäße Walze als elastische Kalanderwalze nutzen, ist es vorteilhaft, wenn die Außenfläche des Mantels mit einer elastischen Kunststoffschicht versehen ist. Diese Walze bewirkt im aus Kalandern bekannten nipbildenden Zusammenspiel mit einer harten Walze die gleichmäßige Verdichtung der Papier- oder Kartonbahn.Want Alternatively, the roller according to the invention as Use elastic calender roll, it is advantageous if the outer surface of the jacket is provided with an elastic plastic layer. This roller causes known in calendering nipbildenden interaction with a hard roller the uniform compression the paper or board web.

Hier sei vermerkt, dass die Erfindung nicht auf Stahlwalzenmäntel beschränkt sein soll. Alternative Werkstoffe für den Mantel oder auch das Innenrohr sind vorstellbar.Here It should be noted that the invention is not limited to steel roll shells should be limited. Alternative materials for the jacket or the inner tube are conceivable.

Beispielsweise können diese Elemente auch aus einem Verbundmaterial wie Glasfasern, Aramidfasern oder Kohlefasern bestehen, die mit metallischem Gewebe zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit versehen sind. Oder der Stahlmantel kann auf einen Verbundkörper aus temperaturbeständigem Verbundmaterial aufgezogen sein (was einen zumindest vierschichtigen Aufbau der Walze zur Folge hat).For example These elements can also be made from a composite material Glass fibers, aramid fibers or carbon fibers consisting of metallic Provide tissue to increase the thermal conductivity are. Or the steel jacket can be on a composite body be built up of temperature-resistant composite material (which results in an at least four-layer structure of the roller Has).

Günstig ist es, wenn das Innenrohr segmentiert ausgeführt wird. Das hat mehrere Vorteile. Wenn die Rohrsegmente zeitlich nacheinander miteinander verbunden, beispielsweise verschweißt werden, können zusätzliche Verankerungselemente an jedem zuletzt befestigten Segment angebracht werden. Auch ist es denkbar, das Befüllen der Walze mit dem Compositematerial ebenfalls schrittweise vorzunehmen.Cheap it is when the inner tube is segmented executed. This has several advantages. If the pipe segments in succession interconnected, for example welded, can add additional anchoring elements to each last attached to the attached segment. It is also conceivable filling the roll with the composite material as well gradually.

Es ist von Vorteil, wenn an dem Innenrohr oder den Segmenten des Innenrohres zusätzliche Blechronden angebracht sind und so mit in das Walzeninnere eingebracht werden können. Die Blechronden verkleinern die ohnehin bereits niedrige Ovalisierung der Verbundwalze noch einmal deutlich. Die Blechronden können mit dem äußeren Mantel formschlüssig verbunden werden (z. B. durch Schweißen). In die Bleche werden Durchtrittsöffnungen eingebracht, die ein Gießen/Fließen des Compositematerials vor dem Aushärten leicht ermöglichen. Außerdem können diese Ronden als Halterungen für weitere in die Walze eingebrachte Baueinheiten bilden.It is advantageous if on the inner tube or the segments of the inner tube additional circular blanks are mounted and so in the Roll inside can be introduced. The circular blanks reduce the already low ovalization of the composite roller anyway once again clearly. The circular blanks can with the outer Sheath be positively connected (eg by welding). In the sheets are introduced openings, the one pouring / flowing of the composite material easily before curing. Furthermore These round blanks can be used as mounts for more form assemblies introduced into the roll.

Um spezielle Funktionen wie Temperieren, Wuchten usw. sicherzustellen, ist es nämlich von Vorteil, wenn zusätzliche Baueinheiten vor dem Befüllen mit dem Compositematerial in den Bauraum zwischen äußerem Mantel und Innenrohr mit eingebracht werden. Damit kann der gesamte aus Stahl und Compositematerial bestehende Bauraum als Verbundträger bzw. als Verbundwalze genutzt werden. Hier sind besonders Rohrleitungen, die Wärmeträgerflüssigkeiten zur Temperierung der Walze beinhalten, vorstellbar. In den für den Compositematerial vorgesehenen Bauraum können die Rohre vor dem Gießen/Schäumen/Aushärten des Compositematerials eingebracht werden, die mit einem Heizmedium zur Temperierung des Compositematerials durchströmt werden. Als Heizmedium kann Wasser, Dampf oder beispielsweise Öl eingesetzt werden. Die Rohre werden so über den Querschnitt des Compositematerials verteilt, dass eine Polygonbildung auf der Walzenoberfläche durch thermische Effekte minimiert wird. Diese Einbaumöglichkeit von Rohrleitungen ist weit weniger aufwändig als einen Gussmantel mit peripheren Bohrungen versehen zu müssen.To ensure special functions such as tempering, balancing, etc., it is in fact advantageous if additional units are introduced before filling with the composite material in the space between outer shell and inner tube with. Thus, the entire space consisting of steel and composite material can be used as a composite carrier or as a composite roller. Here are especially pipes containing heat transfer fluids for temperature control of the roller conceivable. In the space provided for the composite material, the tubes can be introduced prior to casting / foaming / curing of the composite material, which is mixed with a heating medium to flow through the temperature of the composite material. As a heating medium, water, steam or, for example, oil can be used. The tubes are distributed over the cross section of the composite material so that polygon formation on the roll surface is minimized by thermal effects. This installation option of pipelines is far less complicated than having to provide a cast shell with peripheral bores.

In das Compositematerial können auch Rohre ohne Zu- und Ablauf von außen zur Temperierung des Walzeninneren eingesetzt werden, die mit einer Wärmeübertragungsflüssigkeit gefüllt sind (Heat-Pipe-Effekt), so dass sich Temperaturunterschiede im Compositematerial egalisieren können; dies ist insbesondere im Zusammenspiel mit einer externen Heizung sinnvoll.In The composite material can also pipes without inlet and outlet used from the outside for temperature control of the roll interior Be that with a heat transfer fluid are filled (heat pipe effect), so that temperature differences in the composite material can equalize; this is special in conjunction with an external heating makes sense.

In dem Compositematerial können alternativ elektrische Widerstände oder gleichwertige Erwärmungselemente sitzen, um das Innere der Walze zu temperieren.In The composite material may alternatively have electrical resistances or equivalent heating elements sit around the interior to temper the roller.

Wenn eine von außen beheizbare Walze hergestellt wird, kann in Verbindung mit der Herstellung zwischen dem Compositematerial in der Walze und dem äußeren metallischen Mantel eine Isolationslage eingebracht werden, die dem im Betrieb auftretenden Druck und der Betriebstemperatur sicher widersteht.If an externally heated roll is made, can in connection with the production between the composite material in the roller and the outer metallic sheath an insulation layer can be introduced, which occurs during operation Pressure and the operating temperature safely withstands.

In das Compositematerial können aber auch Rohre zum Wuchten der Walze eingesetzt werden, die nachträglich von außen zugänglich mit zusätzlichen Gewichten zum leichten Auswuchten der Walze versehen werden können.In but the composite material can also be used for balancing pipes The roller can be used later from the outside accessible with additional weights for easy Balancing the roller can be provided.

Für die Fertigstellung der Walze werden alle zusätzlichen Baueinheiten im Inneren der Walze befestigt und fixiert. Vorzugsweise sind dafür die eingebrachten Blechronden entsprechend ausgestaltet. Anschließend wird das Compositematerial durch Gießen in die Walze eingebracht. Zum Entlüften des Compositematerials ist eine leichte Schräglage oder eine vertikale Position des Mantels hilfreich.For the completion of the roll will be all additional building units fixed and fixed inside the roller. Preferably they are the introduced sheet metal blanks designed accordingly. Subsequently The composite material is introduced by casting into the roll. For venting the composite material is a slight tilt or a vertical position of the coat helpful.

Das Compositematerial zwischen dem Mantel und dem Innenrohr besteht vorzugsweise aus Beton, insbesondere aus Stahlbeton. In den Beton können eine oder mehrere Bewehrungswendeln aus Stahl eingelegt werden, so dass eine Rissbildung im Beton unterbunden bzw. beschränkt wird. Die Längsbewehrung nimmt dabei die Zug- und Biegebeanspruchungen im Compositematerial auf, während die Schubkräfte über die Querbewehrung begrenzt werden.The Compositematerial between the shell and the inner tube consists preferably made of concrete, in particular reinforced concrete. In the concrete One or more reinforcing coils made of steel can be inserted be so that cracking in concrete prevented or limited becomes. The longitudinal reinforcement takes the tensile and bending stresses in the composite material while the shear forces over the transverse reinforcement be limited.

Die Längs- und Querbewehrung im Beton kann auch aus glasfaserverstärktem Kunststoff, aus aramidfaserverstärktem Kunststoff oder aus kohlefaserverstärktem Kunststoff hergestellt sein.The Longitudinal and transverse reinforcement in concrete can also be made of glass fiber reinforced Plastic, of aramid fiber reinforced plastic or be made of carbon fiber reinforced plastic.

Der Betonteil kann auch als Spannbeton mit Vorspannung im Verbund ausgeführt werden.Of the Concrete part can also be designed as prestressed prestressed concrete become.

Das Compositematerial besteht in der Regel aus verstärktem Beton, insbesondere aus faserverstärktem Beton (Stahlfasern, Glasfasern, Aramidfasern usw.) oder aus Stahlbeton, der mit Stahlfasern verstärkt wird.The Composite material is usually made from reinforced material Concrete, in particular of fiber-reinforced concrete (steel fibers, Glass fibers, aramid fibers, etc.) or reinforced concrete reinforced with steel fibers becomes.

Die Stahlfasern werden in das Compositematerial eingebracht, um die Wärmeleitfähigkeit des Betons zu erhöhen. Der Stahlfasergehalt liegt zwischen 0,1 und 10% des Gewichts des Compositematerials, üblicherweise bei mehr als 3%. Die Stahlfasern können auch zusätzlich in eine Gitterstahlstruktur mit eingebettet sein. Weiterhin können die Stahlfasern mit einem Material zur Verbesserung der Haftung zwischen Compositematerial und Fasermaterial beschichtet sein. Die Fasern können mit kleinen Haken oder Winkeln zur Verbesserung der Haftung ausgestattet werden. Weiterhin können feine, lange Fasern zu Bündeln miteinander verbunden sein (z. B. durch Verdrillen).The Steel fibers are introduced into the composite material to the Increase the thermal conductivity of the concrete. The steel fiber content is between 0.1 and 10% of the weight of the Composite materials, usually greater than 3%. The Steel fibers can also be added to a grid steel structure be embedded with. Furthermore, the steel fibers with a material for improving the adhesion between composite material and fiber material to be coated. The fibers can with equipped with small hooks or angles to improve adhesion become. Furthermore, fine, long fibers can be bundled be interconnected (eg by twisting).

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Walze besteht das Compositematerial aus selbstverdichtendem Beton, insbesondere aus mit Fasern verstärktem, selbstverdichtendem Stahlbeton. Handelsüblicher Beton stellt ein Dreistoff-System (Zement, Wasser, Zuschlag = Quarz, Sand, Kies) dar. Im Gegensatz hierzu stellt der selbstverdichtende Beton ein Fünfstoff-System aus Zement, Wasser, Zuschlag, Feinstaub wie Mikrosilika und Flugasche sowie aus speziellen Fließmitteln und chemischen Stabilisierern dar. Der selbstverdichtende Beton kann unter erhöhtem Einsatz von Mehlkorn oder Einsatz eines chemischen Stabilisierers oder aber als Kombination von erhöhtem Mehlkornanteil sowie Stabilisierern hergestellt werden.In a particularly preferred embodiment of the invention Roller consists of the composite material of self-compacting concrete, in particular made of fiber reinforced, self-compacting reinforced concrete. Commercially available concrete provides a ternary system (cement, Water, surcharge = quartz, sand, gravel). In contrast, the self compacting concrete a cement five-component system, Water, aggregate, fine dust like microsilica and fly ash as well made of special plasticizers and chemical stabilizers dar. The self-compacting concrete can under increased use of flour meal or use of a chemical stabilizer or else as a combination of increased flour grain content and stabilizers getting produced.

Das Compositematerial besteht bevorzugt aus bis zu 400°C temperaturbeständigem Beton, dem sogenannten feuerfesten, faserverstärkten (Stahl-)Beton.The Compositematerial preferably consists of up to 400 ° C temperature resistant Concrete, the so-called refractory, fiber-reinforced (steel) concrete.

In besonders hoch beheizten Kalandern besteht das Compositematerial bevorzugt aus ultrahochfestem, faserverstärktem (Stahl-)Beton. Betone dieser Art werden als Ultra High Powder Concrete (UHPC) bezeichnet mit Druckfestigkeiten bis 150 N/mm². In Kalandern mit zusätzlich besonders hohen Druckspannungen sollte der Beton als ultrahochfester, duktiler und mit Fasern verstärkter Hochleistungsbeton (Druckfestigkeit bis zu 200 N/mm²) ausgeführt sein. Betone dieser Art werden als Reactive Powder Concrete (RPC) bezeichnet.In particularly highly heated calenders, the composite material preferably consists of ultra-high-strength, fiber-reinforced (steel) concrete. Concretes of this type are called Ultra High Powder Concrete (UHPC) with compressive strengths up to 150 N / mm ² . In calenders with particularly high compressive stresses, the concrete should be designed as ultra-high-strength, ductile and fiber-reinforced high-performance concrete (compressive strength up to 200 N / mm ² ). Concretes of this type are called Reactive Powder Concrete (RPC).

Alternativ zum Beton kann das Compositematerial aus Metallschaum, z. B. Aluminiumschaum, Eisenschaum, Stahlschaum oder aus syntaktischem Schaum mit hoher Wärmeleitfähigkeit bestehen.alternative to the concrete, the composite material of metal foam, z. Aluminum foam, iron foam, Steel foam or syntactic foam with high thermal conductivity consist.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:The Invention will be described below with reference to exemplary embodiments explained in more detail with reference to the drawings. In these show:

1 und 2: einen Längs- bzw. Querschnitt einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Walze und 1 and 2 a longitudinal or cross section of a preferred embodiment of the roll according to the invention and

3 und 4: einen Längs- bzw. Querschnitt einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Walze. 3 and 4 a longitudinal or cross section of a development of the preferred embodiment of the roller according to the invention.

In 1 ist eine erfindungsgemäße Walze 1 dargestellt. Sie besitzt einen Mantel 2 und konzentrisch dazu ein Innenrohr 4. Der Ringraum ist mit einem Compositematerial gefüllt, das zur besseren Darstellungsmöglichkeit der Ankerelemente 5 in 1 nicht gezeigt ist. Die Ankerelemente 5 sind in dem Ausführungsbeispiel als über die fast gesamte Mantellänge sich erstreckende U- Profile dargestellt. Die Schenkelenden sind in Umfangsrichtung abwechselnd mit dem Innenumfang des Mantels 6 und dem Außenumfang des Innenrohrs 7 verschweißt. Die U-Profile besitzen Eintrittsöffnungen 8, damit das Compositematerials 3 in flüssiger Form beim Einfüllen in den Ringraum ebenfalls in den der Profilhohlraum 15 fließen kann. Nach dem Aushärten des Compositematerials 3 sind Mantel 2, Compositematerial 3 und Innenrohr 4 fest miteinander verbunden. Die Walze 1 wird auf diese Weise besonders widerstandsfähig gegen Ovalisierung durch die Druckkräfte im Walzenspalt im Zusammenwirken mit einer nicht dargestellten Gegenwalze. An beiden Enden der Walze 1 sind Zapfen 9 vorgesehen, die mit dem Mantel 2 oder einem damit verbundenen Fortsatz 10 verschraubt sind.In 1 is a roll according to the invention 1 shown. She has a coat 2 and concentric to an inner tube 4 , The annulus is filled with a composite material, which for better representation of the anchor elements 5 in 1 not shown. The anchor elements 5 are shown in the embodiment as over the almost entire shell length extending U-profiles. The leg ends are in the circumferential direction alternately with the inner circumference of the shell 6 and the outer circumference of the inner tube 7 welded. The U-profiles have inlet openings 8th , so that the composite material 3 in liquid form when filling in the annulus also in the profile cavity 15 can flow. After curing the composite material 3 are coat 2 , Composite material 3 and inner tube 4 firmly connected. The roller 1 becomes particularly resistant to ovalization by the compressive forces in the nip in cooperation with a counter-roller, not shown. At both ends of the roller 1 are cones 9 provided with the mantle 2 or an associated extension 10 are bolted.

Die 3 und 4 zeigen eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Walze 1. Zur Vereinfachung wurde in den Darstellungen das Compositematerial weggelassen. Die Ankerelemente 5 sind in diesem Beispiel als kurze Dübel ausgebildet, was in vielen Fällen bereits eine ausreichende Schubspannungsfestigkeit erzeugt. Das Innenrohr 4 besteht aus zusammengesetzten Segmenten 4.1, 4.2, 4.3, die beispielsweise miteinander verschweißt sein können. Auf jedes Segment 4.1, 4.2, 4.3 ist eine Blechronde 12 aufgebracht, deren Fläche senkrecht in Bezug auf die Walzenlängsachse angeordnet ist. Zum Befüllen der Walze mit flüssigem Compositematerial 3 sind Durchtrittsöffnungen 16 vorgesehen. Die Blechronden 12 besitzen neben ihrer stabilisierenden Wirkung gegen die Ovalisierung zusätzlich eine Haltefunktion für zusätzliche Bauelemente 13 in der Walze 1. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind dies Rohre für Wärmeträgerflüssigkeiten, die für eine Temperierung der Walze 1 sorgen. Für den Fall, dass eine Heizwalze geschaffen werden soll, können diese Rohrleitung in nicht dargestellter Weise über die Zapfen mit einem Heizmedium beschickt werden. Für den dargestellten Fall, bei dem der Mantel auf dem Außenumfang mit einer elastischen Kunststoff 11 versehen ist, sorgt die Wärmeträgerflüssigkeit beispielsweise im Heat-Pipe-Effekt für eine Kühlung unterhalb der Stellen der elastischen Kunststoffbeschichtung, die sich durch Walkarbeit im Nip besonders erwärmt haben. Auf diese Weise werden Spannungen und Verbrennungen in der elastischen Kunststoffschicht vermieden.The 3 and 4 show a development of the roller according to the invention 1 , For simplicity, the composite material has been omitted in the illustrations. The anchor elements 5 are formed in this example as short dowels, which already produces sufficient shear stress resistance in many cases. The inner tube 4 consists of composite segments 4.1 . 4.2 . 4.3 that can be welded together, for example. On every segment 4.1 . 4.2 . 4.3 is a circular sheet metal 12 applied, whose surface is arranged perpendicular with respect to the roller longitudinal axis. For filling the roller with liquid composite material 3 are passageways 16 intended. The circular blanks 12 In addition to their stabilizing effect against ovalization, they also have a holding function for additional components 13 in the roller 1 , In the illustrated embodiment, these are tubes for heat transfer fluids, which are for tempering the roller 1 to care. In the event that a heating roller to be created, this pipeline can be charged in a manner not shown on the pin with a heating medium. For the illustrated case, where the jacket on the outer circumference with an elastic plastic 11 is provided, the heat transfer fluid provides, for example in the heat pipe effect for cooling below the points of the elastic plastic coating, which have been particularly warmed by flexing work in the nip. In this way, stresses and burns are avoided in the elastic plastic layer.

Der Mantel 2 ist in den Ausführungsbeispielen aus einem rund gebogenen, längsnahtgeschweißten Blech hergestellt. Der Aufbau der Walze 1 mit einem solchen einfach herzustellenden Mantel hat zur Folge, dass langwierige und aufwändige Gießprozesse von Gussmänteln vermieden werden können.The coat 2 is made in the embodiments of a round, longitudinally welded welded sheet metal. The structure of the roller 1 With such a simple to produce coat has the consequence that lengthy and complex casting processes of cast covers can be avoided.

11: Walzeroller
22: Mantelcoat
33: Compositematerialcomposite material
44: Innenrohrinner tube
4.1, 4.2, 4.3:4.1 4.2, 4.3:: Segmente des Innenrohrssegments of the inner tube
55: Ankerelementanchor member
66: Innenwandung des Mantelsinner wall of the coat
77: Außenwandung des Innenrohresouter wall of the inner tube
88th: Eintrittsöffnunginlet opening
99: Zapfenspigot
1010: Fortsatzextension
1111: Elastische Kunststoffschichtelastic Plastic layer
1212: Blechrondencircular blanks
1313: Zusätzliche Baueinheitadditional unit
1414: Rohrleitungpipeline
1515: Profilhohlraumprofile cavity
1616: DurchtrittsöffnungThrough opening

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- EP 1023490 B1 [0002, 0017]

Claims

Roller for the treatment or finishing of fibrous webs, in particular paper or board webs, with an outer jacket ( 2 ) and with an at least partially introduced in the interior of the roller composite material ( 3 ), characterized in that the roller ( 1 ) an inner tube ( 4 ) and that anchor elements ( 5 ) provided in the composite material ( 3 ) and with the inner wall of the shell ( 6 ) and / or with the outer wall of the inner tube ( 7 ) keep in touch.

Roller according to claim 1, characterized in that the inner tube ( 4 ) from segments ( 4.1 . 4.2 . 4.3 ) is assembled in the axial direction.

Roller according to claim 1 and 2, characterized in that the anchor elements ( 5 ) a shear-resistant composite between the outer shell ( 2 ) and the composite material ( 3 ) on the one hand and the inner tube ( 4 ) and the composite material ( 3 ) on the other hand.

Roller according to one of claims 1 to 3, characterized in that the anchor elements ( 5 ) as U-shaped profiles with inlet openings ( 8th ) for the flowable composite material ( 3 ) are formed.

Roll according to one of claims 1 to 4, characterized in that the roller two on the shell ( 2 ) or an appendage connected thereto ( 10 ) fastened pins ( 9 ) having.

Roll according to one of claims 1 to 5, characterized in that the jacket ( 2 ) is made of a longitudinally welded or spiral seam welded, round bent sheet metal.

Roller according to claim 6, characterized in that the outer surface of the shell ( 2 ) or provided with a hard coating.

Roller according to claim 6, characterized in that the outer surface of the shell ( 2 ) with an elastic plastic layer ( 11 ) is provided.

Roller according to one of claims 1 to 8, characterized in that the inner tube ( 4 ) is segmented.

Roller according to one of claims 1 to 9, characterized in that on the inner tube ( 4 ) or the segments of the inner tube ( 4.1 . 4.2 . 4.3 ) additional circular blanks ( 12 ) are mounted.

Roller according to one of claims 1 to 10, characterized in that additional structural units ( 13 ), in particular pipelines ( 14 ) for heat transfer fluids or balancing elements before filling with the composite material ( 3 ) in the space between coat ( 2 ) and inner tube ( 4 ) are introduced.

Roll according to one of claims 1 to 11, characterized in that the composite material ( 3 ) between the jacket ( 2 ) and the inner tube ( 4 ) consists of concrete, in particular reinforced concrete.

Roller according to claim 12, characterized in that the composite material ( 3 ) consists of self-compacting concrete, in particular reinforced with fibers, self-compacting reinforced concrete.