DE102017108520B4

DE102017108520B4 - Temperable roller

Info

Publication number: DE102017108520B4
Application number: DE102017108520.3A
Authority: DE
Inventors: Thomas Hähl
Original assignee: Haehl GmbH; Hahl GmbH
Current assignee: Haehl GmbH; Hahl GmbH
Priority date: 2017-04-21
Filing date: 2017-04-21
Publication date: 2019-07-04
Anticipated expiration: 2037-04-22
Also published as: DE102017108520A1

Abstract

Temperierbare Walze mit einem ersten Endstück (10), einem vom ersten Endstück in axialer Richtung beabstandeten zweiten Endstück (20), einem sich vom ersten Endstück (10) zum zweiten Endstück (20) erstreckenden Innenrohr (30), einem sich vom ersten Endstück (10) zum zweiten Endstück (20) erstreckenden, zum Innenrohr (30) koaxialen Außenrohr (40) und wenigstens einem Abstandshalter (50) zwischen dem Innenrohr (30) und dem Außenrohr (40), welcher wenigstens einen Kanal (K) zwischen Innenrohr (30) und Außenrohr (40) definiert,dadurch gekennzeichnet, dassdas Innenrohr (30) ein Rohrelement (32) aus einem Kohlenstofffaser-Kunststoff-Verbundwerkstoff aufweist,das Außenrohr aus Metall besteht undder wenigstens eine Abstandshalter (50) aus einem kohlenstofffaserfreien Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff besteht.A temperable roller having a first end piece (10), a second end piece (20) spaced from the first end piece in the axial direction, an inner tube (30) extending from the first end piece (10) to the second end piece (20), extending from the first end piece ( 10) to the second end piece (20), to the inner tube (30) coaxial outer tube (40) and at least one spacer (50) between the inner tube (30) and the outer tube (40), which at least one channel (K) between the inner tube (20). 30) and outer tube (40), characterized in that the inner tube (30) comprises a tube element (32) made of a carbon fiber-plastic composite material, the outer tube is made of metal and the at least one spacer (50) is made of a carbon fiber-free fiber-plastic composite material. Composite exists.

Description

Die Erfindung betrifft eine temperierbare Walze nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a temperature-controlled roller according to the preamble of claim 1.

Gattungsgemäße tempertierbare Walzen sind in der Technik seit langem bekannt und dienen meist zum Kühlen von Materialbahnen, können aber grundsätzlich auch zum Erwärmen von Materialbahnen eingesetzt werden. Eine solche Walze weist zwei in axialer Richtung voneinander beabstandete Endstücke auf, zwischen denen sich ein Innenrohr und ein Außenrohr erstrecken. Hierbei ist der Außendurchmesser des Innenrohres kleiner als der Innendurchmesser des Außenrohres, so dass zwischen Innenrohr und Außenrohr ein Ringspalt gebildet ist. Es sind wenigstens eine Flüssigkeitszuleitung und eine Flüssigkeitsableitung derart vorgesehen, dass der Ringspalt mit einer durchlaufenden Flüssigkeit (in der Regel Wasser oder einem Temperieröl) beaufschlagt werden kann, so dass die temperierbare Walze und damit insbesondere die Außenfläche des Außenrohres temperiert werden können. Zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr kann ein insbesondere spiralförmiger Abstandshalter vorgesehen sein, so dass die Flüssigkeit dementsprechend in einem spiralförmigen Kanal geleitet wird. Flüssigkeitszuleitung und Flüssigkeitsableitung können demselben Endstück zugeordnet sein, so dass die Flüssigkeit im Ringspalt hin und her fließt (hierzu muss der spiralförmige Abstandshalter wenigstens zwei spiralförmige Kanäle definieren) oder Flüssigkeitszuleitung und Flüssigkeitsableitung können unterschiedlichen Endstücken zugeordnet sein, so dass die Flüssigkeit den Ringspalt nur in einer axialen Richtung durchströmt.Generic heatable rollers have long been known in the art and are mostly used for cooling material webs, but can in principle also be used for heating webs of material. Such a roller has two end pieces spaced apart in the axial direction, between which an inner tube and an outer tube extend. Here, the outer diameter of the inner tube is smaller than the inner diameter of the outer tube, so that between the inner tube and outer tube, an annular gap is formed. At least one liquid feed and one liquid discharge are provided in such a way that a continuous liquid (usually water or a tempering oil) can be applied to the annular gap, so that the temperature-controllable roll and thus in particular the outer surface of the outer pipe can be tempered. Between the inner tube and the outer tube, a particular helical spacer may be provided, so that the liquid is passed accordingly in a spiral channel. Liquid supply and liquid discharge can be assigned to the same end piece, so that the liquid in the annular gap flows back and forth (this, the spiral spacer must define at least two spiral channels) or liquid supply and liquid discharge can be assigned to different end pieces, so that the liquid the annular gap in only one flows through the axial direction.

Bei den meisten temperierbaren Walzen des Standes der Technik bestehen sowohl Innenrohr als auch Außenrohr aus einem metallischen, häufig identischen Werkstoff. Dieser kann ein Eisenbasiswerkstoff in unterschiedlichen Legierungsbestandteilen, ein Aluminium- oder ein Kupferbasiswerkstoff sein. Hierdurch ist insbesondere auch eine gute Wärmeleitung durch das Außenrohr gegeben. Eine solche temperierbare Walze ist zum Beispiel aus der gattungsbildenden DE 10 2009 033 482 A1 bekannt. Auch die DE 199 36 077 A1 beschreibt eine solche temperierbare Walze.In most prior art heatable rollers, both inner tube and outer tube are made of a metallic, often identical material. This may be an iron base material in different alloying constituents, an aluminum or a copper base material. As a result, in particular, a good heat conduction through the outer tube is given. Such a temperature-controlled roller is for example of the generic type DE 10 2009 033 482 A1 known. Also the DE 199 36 077 A1 describes such a heatable roller.

Im Bereich der nicht temperierbaren Walzen sind Hybridwalzen bekannt geworden, welche ein Innenrohr aus einem Faserverbundwerkstoff und eine von diesem Innenrohr unmittelbar getragene Metallschicht aufweisen.In the area of non-temperature-controllable rolls, hybrid rolls have become known which have an inner tube made of a fiber composite material and a metal layer directly supported by this inner tube.

Die DE 203 04 532 U1 beschreibt eine Hybridwalze, welche ein Innenrohr aus einem Faserverbundwerkstoff und ein metallenes Außenrohr aufweist. Der zwischen Innenrohr und Außenrohr angeordnete Abstandshalter besteht aus Hartgummi, Silicon oder einem anderen Elastomer.The DE 203 04 532 U1 describes a hybrid roll having an inner tube made of a fiber composite material and a metal outer tube. The spacer arranged between inner tube and outer tube is made of hard rubber, silicone or another elastomer.

Hiervon ausgehend stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, eine verbesserte temperierbare Walze zur Verfügung zu stellen.On this basis, the present invention has the object to provide an improved temperature-controlled roller available.

Diese Aufgabe wird durch eine temperierbare Walze mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a temperature-controlled roller having the features of claim 1.

Die erfindungsgemäße temperierbare Walze weist, wie eine temperierbare Walze des Standes der Technik auch, ein aus Metall bestehendes Außenrohr sowie ein Innenrohr derart auf, dass der Innendurchmesser des Außenrohres größer ist als der Außendurchmesser des Innenrohres. Weiterhin ist, wie dies aus dem Stand der Technik ebenfalls bekannt ist, wenigstens ein Abstandshalter zwischen Innenrohr und Außenrohr vorgesehen.The temperable roller according to the invention, like a temperable roller of the prior art also, an existing outer metal tube and an inner tube such that the inner diameter of the outer tube is greater than the outer diameter of the inner tube. Furthermore, as is also known from the prior art, at least one spacer between the inner tube and the outer tube is provided.

Das Innenrohr weist ein Rohrelement aus einem Kohlenstofffaser-Kunststoff-Verbundwerkstoff auf und der Abstandshalter besteht ebenfalls aus einem nicht-metallenen Werkstoff, nämlich einem Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff.The inner tube comprises a tube element of a carbon fiber-plastic composite material and the spacer is also made of a non-metallic material, namely a fiber-plastic composite material.

Durch die Verwendung eines Kohlenstofffaser-Kunststoff-Verbundwerkstoffes für das Rohrelement des Innenrohres können einem Stahlwerkstoff ebenbürtige oder sogar überlegene mechanische Eigenschaften für das Innenrohr bei deutlich geringerem Gewicht erreicht werden. Das verringerte Gewicht führt zu einem deutlich verringerten Trägheitsmoment der temperierbaren Walze, was den Einsatz von kleiner dimensionierten Motoren und Bremsen beim Betrieb der temperierbaren Walze möglich macht. Des Weiteren werden in der Regel höhere Eigenfrequenzen und geringere Durchbiegungswerte realisiert, weshalb derart gestaltete Walzen unter anderem bei höheren Geschwindigkeiten und höheren Anforderungen an das Verformungsverhalten eingesetzt werden können. Ein weiterer Vorteil ist eine gegenüber metallischen Werkstoffen, wie insbesondere Stahl, verringerte Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit des Innenrohres aus Kohlenstofffaser-Kunststoff-Verbundwerkstoff, wodurch das Einstellen der gewünschten Temperatur der Walzenoberfläche (also der nach außen weisenden Oberfläche des Außenrohres) beschleunigt werden kann.By using a carbon fiber-plastic composite material for the tube element of the inner tube, a steel material of equal or even superior mechanical properties for the inner tube can be achieved with significantly lower weight. The reduced weight leads to a significantly reduced moment of inertia of the temperature-controlled roller, which makes possible the use of smaller-sized motors and brakes during operation of the temperature-controlled roller. Furthermore, higher natural frequencies and lower deflection values are generally realized, which is why rollers designed in this way can be used inter alia at higher speeds and higher demands on the deformation behavior. Another advantage is compared to metallic materials, such as steel, reduced heat capacity and thermal conductivity of the inner tube of carbon fiber-plastic composite, whereby the setting of the desired temperature of the roll surface (ie, the outwardly facing surface of the outer tube) can be accelerated.

Wie dies bereits erwähnt wurde, dient als Temperierflüssigkeit in der Regel Wasser, also ein Elektrolyt. Es ist deshalb notwendig, einen direkten Kontakt zwischen einem Bauteil aus Metall und einem Bauteil, welches Kohlenstofffasern enthält, zu vermeiden, da sich sonst aufgrund der Elektronegativitätsunterschiede zwischen den Kohlenstofffasern und dem verwendeten Metall (insbesondere Stahl) eine lokale Zelle bilden kann, welche zu Korrosion des Metalls führen kann. Hierbei ist insbesondere zu bedenken, dass solche temperierbaren Walzen langlebige Investitionsgüter sind und dass eine erfindungsgemäße temperierbare Walze in der Regel nicht reversibel demontierbar ist. Um der eben beschriebenen Korrosionsgefahr entgegenzuwirken, besteht der wenigstens eine Abstandshalter zumindest teilweise aus einem Kunststoff. Durch die eben beschriebene Maßnahme lässt sich ein Kontakt zwischen einer Kohlenstofffaser und dem Außenrohr zuverlässig verhindern.As already mentioned, the bath liquid used is usually water, ie an electrolyte. It is therefore necessary to avoid direct contact between a metal member and a member containing carbon fibers, otherwise a local cell may be formed due to the differences in the electronegativity between the carbon fibers and the metal used (especially steel) resulting in corrosion of the metal. This is especially true Bear in mind that such heatable rollers are durable capital goods and that a temperable roller according to the invention is usually not reversible disassembled. In order to counteract the risk of corrosion just described, the at least one spacer at least partially consists of a plastic. By the measure just described, a contact between a carbon fiber and the outer tube can be reliably prevented.

Um dennoch eine ausreichende mechanische Stabilität zu erzielen, besteht der wenigstens eine Abstandshalter aus einem kohlenstofffaserfreien Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff, wobei ein Glasfaser-Kunststoff-Verbundwerkstoff bevorzugt ist.Nevertheless, in order to achieve sufficient mechanical stability, the at least one spacer consists of a carbon fiber-free fiber-plastic composite material, wherein a glass fiber-plastic composite material is preferred.

Um einen mechanisch stabilen Verbund zwischen dem Rohrelement des Innenrohres und dem wenigstens einen Abstandshalter zu erzielen, ist es bevorzugt, dass der Kunststoff des Rohrelements und der Kunststoff des Abstandshalters derselbe Kunststoff, insbesondere ein Epoxidharz, sind. Hierdurch lässt sich ein sehr guter Stoffschluss zwischen Rohrelement und Abstandshalter erzielen.In order to achieve a mechanically stable bond between the tubular element of the inner tube and the at least one spacer, it is preferred that the plastic of the tubular element and the plastic of the spacer are the same plastic, in particular an epoxy resin. This makes it possible to achieve a very good bond between pipe element and spacer.

Da in der Regel auch die Endstücke aus einem Metall, insbesondere aus Stahl, bestehen, ist es weiter bevorzugt, dass das Rohrelement des Innenrohres auch mit den Endstücken nicht in unmittelbarem Kontakt steht. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass die Länge des Außenrohres größer als die Länge des Innenrohres ist und dass die Endstücke jeweils mindestens drei Stufen derart aufweisen, dass sich eine Lücke zwischen den axialen Enden des Innenrohres und der jeweiligen zweiten Stufe ergibt. Hierdurch wird ein unmittelbarer Kontakt der axialen Enden des Rohrelementes des Innenrohres mit dem ihm zugeordneten Endstück vermieden. Um weiter zu verhindern, dass sich in diesen Lücken ein dünner Wasserring ausbildet, sind die Lücken vorzugsweise mit einer kohlenstofffaserfreien, nicht-metallenen Abdichtung, insbesondere einem Kunststoff, verfüllt.Since, as a rule, the end pieces also consist of a metal, in particular of steel, it is further preferred that the tubular element of the inner tube is not in direct contact with the end pieces. This can be achieved in particular in that the length of the outer tube is greater than the length of the inner tube and that the end pieces each have at least three stages such that there is a gap between the axial ends of the inner tube and the respective second stage. As a result, a direct contact of the axial ends of the tubular element of the inner tube is avoided with the associated end piece. To further prevent the formation of a thin water ring in these gaps, the gaps are preferably filled with a carbon-fiber-free, non-metallic seal, in particular a plastic.

Ein weiteres Problem, welche durch die Verwendung eines Rohrelements aus einem Kohlenstofffaser-Kunststoff-Verbundwerkstoff auftreten könnte, ist das folgende:Another problem that might arise from the use of a carbon fiber / plastic composite tube member is as follows:

Aufgrund ihrer Heterogenität sind Faserverbundwerkstoffe häufig nicht vollständig wasserundurchlässig. Im vorliegenden Fall dürfte eine eventuelle Wasserdurchlässigkeit des Rohrelementes des Innenrohres aufgrund einer Wandstärke von in der Regel deutlich mehr als einem Zentimeter zwar nur sehr gering sein, allerdings ist zu bedenken, dass solche temperierbaren Walzen in der Regel eine Lebensdauer von vielen Jahren bis hin zu Jahrzehnten haben, so dass auch schon die geringste Wasserdurchlässigkeit des Innenrohres oder der Übergänge zwischen dem Innenrohr und den Endstücken zu einem „Volllaufen“ des Innenrohres mit Kühlflüssigkeit (zumeist Wasser) führen würde. Dies würde die mechanischen Eigenschaften, insbesondere das Gewicht und das Trägheitsmoment der Walze natürlich stark verändern, was selbstverständlich unerwünscht ist. Vorzugsweise werden deshalb Maßnahmen ergriffen, um einem Durchtreten von Flüssigkeit durch das Innenrohr oder im Übergangsbereich zwischen Innenrohr und einem Endstück entgegenzuwirken.Due to their heterogeneity, fiber composites are often not completely impermeable to water. In the present case, a possible water permeability of the tube element of the inner tube due to a wall thickness of usually significantly more than one centimeter, although only be very low, but it should be kept in mind that such heatable rollers usually have a lifetime of many years to decades have, so that even the slightest water permeability of the inner tube or the transitions between the inner tube and the end pieces to a "full run" of the inner tube with coolant (usually water) would result. Of course, this would greatly change the mechanical properties, in particular the weight and the moment of inertia of the roller, which of course is undesirable. Preferably, therefore, measures are taken to counteract the passage of liquid through the inner tube or in the transition region between the inner tube and an end piece.

Um ein Durchtreten von Flüssigkeit durch das Innenrohr selbst zu verhindern, weist das Innenrohr zusätzlich zum Rohrelement vorzugsweise eine faserfreie Dichtlage auf. Diese könnte sich grundsätzlich auf der Innenseite oder auf der Außenseite des Innenrohres befinden, wobei es bevorzugt ist, dass sich die Dichtlage auf der Innenseite des Innenrohres befindet, da sie somit auch eine elektrochemische Sperrschicht zwischen dem Rohrelement und den Endstücken bildet. Die Dichtlage kann, ebenso wie der Kunststoff des Rohrelementes, aus einem Epoxidharz bestehen, so dass Dichtlage und Rohrelement stoffschlüssig verbunden sein können.In order to prevent the passage of liquid through the inner tube itself, the inner tube preferably has a fiber-free sealing layer in addition to the tube element. This could in principle be located on the inside or on the outside of the inner tube, wherein it is preferred that the sealing layer is located on the inside of the inner tube, since it thus also forms an electrochemical barrier layer between the tube element and the end pieces. The sealing layer may, as well as the plastic of the pipe element, consist of an epoxy resin, so that the sealing layer and pipe element can be connected cohesively.

Um zu verhindern, dass Flüssigkeit im Übergangsbereich zwischen einem Endstück und dem Innenrohr ins Innere des Innenrohres hineintritt und das gesamte Innenrohr füllen kann, ist es weiter bevorzugt, benachbart zu den Endstücken Dichtscheiben in das Innenrohr einzusetzen und dicht mit diesen zu verbinden, insbesondere zu verkleben.In order to prevent liquid in the transition region between an end piece and the inner tube inside the inner tube enters and fill the entire inner tube, it is further preferred to use adjacent to the end pieces sealing washers in the inner tube and to connect tightly with these, in particular to glue ,

Das Innenrohr ist vorzugsweise aus endlosen Kohlenstofffasern, welche im Ausgangszustand von einem noch nicht ausgehärteten Kunststoff, insbesondere einem Epoxidharz, überzogen sind, gewickelt, wie dies im Stand der Technik grundsätzlich bekannt ist.The inner tube is preferably wound from endless carbon fibers, which are covered in the initial state by a not yet cured plastic, in particular an epoxy resin, as is basically known in the prior art.

Wie dies aus dem Stand der Technik grundsätzlich ebenfalls bekannt ist, kann der wenigstens eine Abstandshalter spiralförmig ausgebildet sein, so dass wenigstens ein spiralförmiger Kanal zwischen Innenrohr und Außenrohr gebildet ist. Wenigstens eines der Endstücke muss eine Flüssigkeitszuleitung und/oder eine Flüssigkeitsableitung aufweisen. Diese weist eine Radialbohrung auf und es ist bevorzugt, dass diese Radialbohrung das Endstück zwischen dem Ende des Innenrohres und dem Ende des Außenrohres durchstößt, so dass das Innenrohr bohrungsfrei ist. Dies ist insbesondere deshalb zu bevorzugen, da sich Bohrungen in der Regel negativ auf die Integrität eines Faserverbund-Werkstoffes auswirken.As is also known in principle from the prior art, the at least one spacer may be formed spirally, so that at least one spiral channel between the inner tube and the outer tube is formed. At least one of the end pieces must have a liquid supply and / or a liquid discharge. This has a radial bore and it is preferred that this radial bore pierces the end piece between the end of the inner tube and the end of the outer tube, so that the inner tube is free of holes. This is particularly preferable because drilling usually have a negative effect on the integrity of a fiber composite material.

Das Außenrohr hat typischerweise eine Wandstärke zwischen 6 mm und 20 mm und das Innenrohr hat typischerweise eine Wandstärke zwischen 10 mm und 30 mm.The outer tube typically has a wall thickness between 6 mm and 20 mm and the Inner tube typically has a wall thickness between 10 mm and 30 mm.

Die Außenfläche des Außenrohres ist in der Regel glatt, also ohne Struktur, um eine maximale Wärmeübertragung zu erzielen.The outer surface of the outer tube is usually smooth, so without structure to achieve maximum heat transfer.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen:

1 einen schematischen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen temperierbaren Walze,
2 das Detail D aus 1 und
3 eine dreidimensionale Ansicht eines axialen Endbereichs der temperierbaren Walze aus 1 in einer detaillierteren Darstellung bei fehlendem Außenrohr.

The invention will now be explained in more detail using an exemplary embodiment with reference to the figures. Hereby show:

1 a schematic longitudinal section through an embodiment of a temperature-controlled roller according to the invention,
2 the detail D out 1 and
3 a three-dimensional view of an axial end portion of the temperature-controlled roller 1 in a more detailed representation with missing outer tube.

Die 1 zeigt einen schematisierten Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen temperierbaren Walze.The 1 shows a schematic longitudinal section through an embodiment of a heatable roller according to the invention.

Die temperierbare Walze weist ein erstes Endstück 10 und ein zweites Endstück 20 auf. Diese Endstücke 10 sind hier als einstückig dargestellt, was jedoch nicht zwingend ist. Häufig werden die jeweiligen Endstücke 10, 20 aus mehreren Bauelementen zusammengesetzt sein. Die Endstücke 10, 20 bestehen aus Metall, insbesondere aus Stahl. Jedes der Endstücke 10, 20 weist eine Hohlwelle auf, so dass eine Flüssigkeit in das jeweilige Endstück eingeleitet bzw. durch dieses abgeführt werden kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist das erste Endstück 10 somit eine Flüssigkeitszuleitung 12 und das zweite Endstück 20 eine Flüssigkeitsableitung 22 auf. Es sei an dieser Stelle jedoch erwähnt, dass es möglich ist, sowohl Flüssigkeitszuleitung als auch Flüssigkeitsableitung nur einen der beiden Endstücke zuzuordnen, wie dies im Stand der Technik grundsätzlich auch bekannt ist. Die Flüssigkeitszuleitung 12 weist im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Axialbohrungen 14, 14' (zwingend notwendig ist nur eine Axialbohrung 14) auf, welche die Mantelfläche des im Wesentlichen rotationssymmetrischen ersten Endstück 10 durchstoßen. Ebenso weist die Flüssigkeitsableitungen 22 des zweiten Endstückes 20 zwei Axialbohrungen 24, 24' auf, welche die Mantelfläche des ebenfalls im Wesentlichen rotationssymmetrischen zweiten Endstückes 20 durchstoßen.The heatable roller has a first end piece 10 and a second tail 20 on. These tails 10 are shown here as one piece, but this is not mandatory. Frequently, the respective tails 10 . 20 be composed of several components. The tails 10 . 20 are made of metal, especially steel. Each of the tails 10 . 20 has a hollow shaft, so that a liquid can be introduced into the respective end piece or discharged through it. In the embodiment shown, the first end piece 10 thus a liquid supply 12 and the second tail 20 a liquid discharge 22 on. It should be mentioned at this point, however, that it is possible to associate both liquid supply and liquid discharge only one of the two end pieces, as is basically also known in the prior art. The liquid supply line 12 has in the embodiment shown two axial holes 14 . 14 ' (absolutely necessary is only one axial bore 14 ) on which the lateral surface of the substantially rotationally symmetrical first end piece 10 punctured. Likewise, the liquid discharges 22 of the second end piece 20 two axial bores 24 . 24 ' on, which the lateral surface of the likewise substantially rotationally symmetrical second end piece 20 punctured.

Es wird nun auf den weiteren Aufbau des ersten Endstückes 10 eingegangen. Der Aufbau des zweiten Endstückes 20 ist hierzu vollständig analog, so dass auf diesen nicht nochmals separat eingegangen wird. Der Durchmesser des ersten Endstückes 10 ist an seinem einer Hohlwelle abgewandten axialen inneren Ende minimal und steigt nach außen hin in zwei Sprüngen an, so dass das erste Endstück 10 drei Stufen mit jeweils einer Stufenfläche, nämlich der ersten Stufenfläche 15a, der zweiten Stufenfläche 16a und der dritten Stufenfläche 17a aufweist. Die Axialbohrungen 14, 14' durchstoßen die zweite Stufenfläche 16a.It will now be on the further construction of the first end piece 10 received. The structure of the second end piece 20 is completely analogous to this, so that it will not be dealt with separately again. The diameter of the first end piece 10 is at its hollow shaft facing away from an axial inner end minimal and increases outwardly in two jumps, so that the first end piece 10 three stages, each with a step surface, namely the first step surface 15a , the second step surface 16a and the third step surface 17a having. The axial bores 14 . 14 ' pierce the second step surface 16a ,

Die temperierbare Walze weist weiterhin ein Innenrohr 30 auf, welches sich zwischen den beiden Endstücken 10, 20 erstreckt und deren Endbereiche seiner Innenfläche auf den ersten Stufenflächen 16a, 26a anliegen. Das Innenrohr ist ein Hohlzylinder mit einer axialen Länge, welche etwas geringer ist, als der Abstand der zweiten Stufen der beiden Endstücke 10, 20, so dass zwischen den axialen Enden des Innenrohres 30 und den zweiten Stufen 16, 26 ringförmige Lücken 19, 29 gebildet sind. Diese ringförmigen Lücken 19, 29 sind mit einer Abdichtfüllung 60, insbesondere aus einem faserfreien Kunststoff verfüllt, wie dies der Übersichtlichkeit halber jedoch nur im Bereich des Details D dargestellt ist.The temperature-controlled roller further has an inner tube 30 on which is between the two tails 10 . 20 extends and their end portions of its inner surface on the first step surfaces 16a . 26a issue. The inner tube is a hollow cylinder having an axial length which is slightly smaller than the distance of the second stages of the two end pieces 10 . 20 so that between the axial ends of the inner tube 30 and the second stages 16 . 26 annular gaps 19 . 29 are formed. These annular gaps 19 . 29 are with a sealing filling 60 , in particular from a fiber-free plastic filled, as for the sake of clarity, however, only in the field of detail D is shown.

Es wird nun auf das Innenrohr 30 selbst eingegangen. Das Innenrohr 30 besteht aus zwei vorzugsweise stoffschlüssig miteinander verbundenen Elementen, nämlich aus einer Dichtlage 34 und einem die Dichtlage 34 umgebenden Rohrelement 32. Die Dichtlage 34 besteht aus einem faserfreien Kunststoff, insbesondere aus einem Epoxidharz. Das Rohrelement 32 ist ein Kohlenstofffaser-Kunststoff-Verbundwerkstoff und besteht insbesondere aus sehr langen Kohlenstofffasern, welche in eine Epoxidharzmatrix eingebettet sind. Die Herstellung des Innenrohres 30 erfolgt wie nachfolgend beschrieben: Zunächst wird auf einen Zylinder in einer oder vorzugsweise mehreren Schichten die Dichtlage 34 aus Epoxidharz aufgetragen. Diese Dichtlage 34 wird dann zunächst thermisch ausgehärtet. In einem weiteren Verfahrensschritt wird das Rohrelement 32 in mehreren Lagen auf die Dichtlage 34 aufgewickelt. Nach einem erneuten thermischen Aushärten wird der Zylinder herausgezogen und das Innenrohr ist somit fertiggestellt.It will now be on the inner tube 30 myself received. The inner tube 30 consists of two preferably cohesively interconnected elements, namely a sealing layer 34 and one the sealing layer 34 surrounding pipe element 32 , The sealing position 34 consists of a fiber-free plastic, in particular an epoxy resin. The pipe element 32 is a carbon fiber-plastic composite material and consists in particular of very long carbon fibers, which are embedded in an epoxy resin matrix. The production of the inner tube 30 takes place as described below: First, the sealing layer is applied to a cylinder in one or preferably several layers 34 made of epoxy resin. This seal 34 is then first thermally cured. In a further method step, the pipe element 32 in several layers on the sealing layer 34 wound. After renewed thermal curing, the cylinder is pulled out and the inner tube is thus completed.

In einem weiteren Arbeitsschritt (vor oder nach Herausziehen des Zylinders) wird wenigstens ein Abstandshalter 50 auf der Außenfläche des Innenrohres 30 angebracht. Dieser Abstandshalter ist vorzugsweise ein spiralförmiger Abstandshalter. Dieser spiralförmige Abstandshalter kann aus unterschiedlichen nicht-metallenen Werkstoffen bestehen, wobei es nach derzeitigem Kenntnisstand bevorzugt ist, dass der spiralförmige Abstandshalter 50 ein Glasfaser-Kunststoff-Verbundwerkstoff ist, so dass der spiralförmige Abstandshalter 50 auf das Innenrohr 30 am Stück aufgewickelt werden kann. Hierbei ist es insbesondere bevorzugt, dass sowohl der Kunststoff des Rohrelementes als auch der Kunststoff des spiralförmigen Abstandshalters 50 ein Epoxidharz sind, so dass sich nach thermischem Aushärten des spiralförmigen Abstandshalters 50 eine gute stoffschlüssige Verbindung zwischen diesem spiralförmigen Abstandshalter 50 und dem Rohrelement 32 des Innenrohres ergibt.In a further step (before or after pulling out of the cylinder) is at least one spacer 50 on the outer surface of the inner tube 30 appropriate. This spacer is preferably a helical spacer. This helical spacer may be made of different non-metallic materials and, to the present state of knowledge, it is preferred that the helical spacer 50 is a fiberglass-plastic composite, so the spiral-shaped spacer 50 on the inner tube 30 can be wound up in one piece. In this case, it is particularly preferred that both the plastic of the tubular element and the plastic of the spiral-shaped spacer 50 an epoxy resin, so that after thermally curing the helical spacer 50 a Good cohesive connection between this spiral spacer 50 and the pipe element 32 of the inner tube results.

Schließlich weist die temperierbare Walze noch ein Außenrohr 40 aus einem metallenen Werkstoff, insbesondere aus Stahl, auf. Es sei an dieser Stelle jedoch betont, dass in dieser Anmeldung unter dem Begriff „Metall“ auch beliebige Metall-Legierungen verstanden werden. Der Innendurchmesser des Außenrohres 40 entspricht im Wesentlichen dem Durchmesser der Endstücke im Bereich der dritten Stufen. Er ist demnach größer als der Außendurchmesser des Innenrohres 30 und ist so bemessen, dass die Außenseite des spiralförmigen Abstandshalters 50 an der Innenfläche des Außenrohrs 40 anliegt, so dass wenigstens ein Kanal K zwischen Innenrohr 30 und Außenrohr 40 gebildet wird. Das Außenrohr 40 liegt auf den dritten Stufenflächen 17a, 27a der Endstücke 10, 20 auf und kann mit diesen verbunden, insbesondere verschweißt sein.Finally, the temperature-controlled roller still has an outer tube 40 made of a metal material, in particular of steel. It should be emphasized at this point, however, that understood in this application by the term "metal" and any metal alloys. The inner diameter of the outer tube 40 corresponds essentially to the diameter of the end pieces in the area of the third stages. He is therefore larger than the outer diameter of the inner tube 30 and is sized so that the outside of the spiral spacer 50 on the inner surface of the outer tube 40 is applied, so that at least one channel K between the inner tube 30 and outer tube 40 is formed. The outer tube 40 lies on the third step surfaces 17a . 27a the tails 10 . 20 and can be connected to these, in particular welded.

Schließlich sind noch benachbart zu den Endstücken 10, 20 Dichtscheiben 45, 47 im Inneren des Innenrohres 30 vorgesehen. Diese Dichtscheiben 45, 47 sind aus einem wasserundurchlässigen Material, insbesondere ebenfalls aus einem faserfreien Epoxidharz, gefertigt und dicht mit dem Innenrohr verbunden, insbesondere verklebt.Finally, are still adjacent to the end pieces 10 . 20 sealing washers 45 . 47 inside the inner tube 30 intended. These sealing washers 45 . 47 are made of a water-impermeable material, in particular also made of a fiber-free epoxy resin, and tightly connected to the inner tube, in particular glued.

Die Endmontage der temperierbaren Walze erfolgt wie nachfolgend beschrieben.The final assembly of the temperature-controlled roller takes place as described below.

Die beiden Endstücke 10, 20, das Außenrohr 40, die Dichtscheiben 45, 47 und das Innenrohr 30 mit Abstandshalter 50 werden in voneinander unabhängigen Fertigungsschritten gefertigt und dann wie folgt aneinander montiert: Zunächst werden die Dichtscheiben 45, 47 in das Innenrohr 30 eingeklebt. Nachfolgend werden die beiden Endstücke 10, auf die axialen Enden des Innenrohres 30 aufgesteckt und gegebenenfalls mit diesem verklebt, wobei das Aufstecken nur so weit erfolgt, dass die oben erwähnten Lücken 19, 29 verbleiben. Diese Lücken 19, 29 werden dann mit einer Abdichtfüllung 60 verfüllt (siehe hierzu insbesondere 2).The two tails 10 . 20 , the outer tube 40 , the sealing washers 45 . 47 and the inner tube 30 with spacers 50 are manufactured in independent manufacturing steps and then assembled together as follows: First, the sealing washers 45 . 47 in the inner tube 30 glued. Below are the two end pieces 10 , on the axial ends of the inner tube 30 plugged and optionally glued to this, the plugging takes place only so far that the above-mentioned gaps 19 . 29 remain. These gaps 19 . 29 are then filled with a seal 60 filled (see in particular 2 ).

Um den oder die Kanäle, welche nach der Endmontage durch den oder die spiralförmigen Abstandshalter 50 zwischen Innenrohr 30 und Außenrohr 40 definiert sind, zu vervollständigen, kann es sinnvoll sein nun (oder auch zuvor) Verlängerungen 18 des Abstandshalters auf den zweiten Stufenflächen 16a, 26a anzuordnen, wie dies in 3 dargestellt ist. Diese Verlängerungen 18 können grundsätzlich aus einem beliebigen Werkstoff bestehen, vorzugsweise aus demselben Werkstoff wie die Endstücke 10, 20 selbst.Around the channel or channels, which after final assembly by the spiral or spacers 50 between inner tube 30 and outer tube 40 To complete, it may be useful now (or even before) extensions 18 of the spacer on the second step surfaces 16a . 26a to arrange, as in 3 is shown. These extensions 18 can basically consist of any material, preferably of the same material as the end pieces 10 . 20 even.

Abschließend wird das Außenrohr 40 auf die aus Dichtscheiben, Innenrohr, Abstandshalter und Endstücken bestehende Unterbaugruppe aufgeschoben. Dies erfolgt vorzugsweise im Zuge eines thermischen Fügens. Hierbei wird das Außenrohr zunächst erwärmt und dann auf die erwähnte Unterbaugruppe axial aufgeschoben. Nach dem Abkühlen des Außenrohres und der damit verbundene Verringerung seines Durchmessers ist die Montage abgeschlossen.Finally, the outer tube 40 pushed onto the sub-assembly consisting of washers, inner tube, spacers and end pieces. This is preferably done in the course of thermal joining. In this case, the outer tube is first heated and then pushed axially onto the mentioned subassembly. After cooling the outer tube and the associated reduction in its diameter, the assembly is complete.

Wie man sieht, ist trotz der Verwendung eines Kohlenstofffaser-Kunststoff-Verbundwerkstoffes für das Rohrelement 32 des Innenrohres 30 kein unmittelbarer Kontakt des Kohlenstofffaser-Kunststoff-Verbundwerkstoffes mit einem metallenen Bauteil gegeben und der weit überwiegende Teil des Innenrohres, nämlich zwischen den beiden Dichtscheiben 35, 37 ist gegen ein Eindringen von Wasser vollständig geschützt. Sofern sich die Räume zwischen den Endstücken 10, 20 und ihrer jeweils benachbarten Dichtscheibe 35, 37 über die Jahre mit Wasser füllen würden, da Wasser (auch wenn dies letztendlich nicht zu erwarten ist) im Bereich der Abdichtfüllungen 60 zwischen Innenrohr 30 und Endstück 10, 20 eintritt, so wäre dies tolerierbar, da der Abstand zwischen Dichtscheibe und Endstück sehr klein (in der Größenordnung von einem Zentimeter) sein kann, während die temperierbare Walze in der Regel eine Länge von mehreren Metern aufweist.As can be seen, despite the use of a carbon fiber-plastic composite for the tubular element 32 of the inner tube 30 no direct contact of the carbon fiber-plastic composite material with a metal component given and the vast majority of the inner tube, namely between the two sealing discs 35 . 37 is completely protected against ingress of water. Unless the spaces between the tails 10 . 20 and their respective adjacent sealing disc 35 . 37 would fill with water over the years, since water (even if this is not to be expected) in the field of Abdichtfüllungen 60 between inner tube 30 and tail 10 . 20 occurs, this would be tolerable because the distance between the sealing disc and tail can be very small (on the order of one centimeter), while the temperable roller usually has a length of several meters.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: erstes Endstückfirst tail
1212: Flüssigkeitszuleitungliquid supply
14, 14'14, 14 ': Axialbohrungaxial bore
15a15a: erste Stufenflächefirst step surface
16a16a: zweite Stufenflächesecond step surface
17a17a: dritte Stufenflächethird step surface
1818: Verlängerung des AbstandshaltersExtension of the spacer
1919: Lückegap
2020: zweites Endstücksecond tail
2222: Flüssigkeitsableitungliquid drain
24, 24'24, 24 ': Axialbohrungaxial bore
25a25a: erste Stufenflächefirst step surface
26a26a: zweite Stufenflächesecond step surface
27a27a: dritte Stufenflächethird step surface
2929: Lückegap
3030: Innenrohrinner tube
3232: Rohrelementtube element
3434: Dichtlagesealing layer
35, 3735, 37: Dichtscheibesealing washer
4040: Außenrohrouter tube
5050: spiralförmiger Abstandshalterspiral spacer
6060: AbdichtfüllungAbdichtfüllung

Claims

A temperable roller having a first end piece (10), a second end piece (20) spaced from the first end piece in the axial direction, an inner tube (30) extending from the first end piece (10) to the second end piece (20), extending from the first end piece ( 10) to the second end piece (20), to the inner tube (30) coaxial outer tube (40) and at least one spacer (50) between the inner tube (30) and the outer tube (40), which at least one channel (K) between the inner tube (20). 30) and outer tube (40), characterized in that the inner tube (30) comprises a tube element (32) of a carbon fiber-plastic composite material, the outer tube is made of metal and the at least one spacer (50) consists of a carbon fiber-free fiber material. Plastic composite material exists.

Temperable roller after Claim 1 , characterized in that the at least one spacer (50) is spirally formed, so that at least one spiral channel (K) between the inner tube (40) and outer tube (50) is formed.

Temperable roller after Claim 1 or Claim 2 , characterized in that the spacer (50) consists of a glass fiber-plastic composite material.

Temperable roller according to one of the preceding claims, characterized in that the plastic of the carbon fiber-plastic composite material of the tubular element (32) of the inner tube (30) and the plastic of the spacer (50) are the same plastic.

Temperable roller according to one of the preceding claims, characterized in that the inner tube (30) in addition to the tube element (32) has a fiber-free sealing layer (34).

Temperable roller after Claim 5 , characterized in that the sealing layer (34) is located on the inside of the tubular element (32).

Temperable roller according to one of Claims 5 or 6 , characterized in that the sealing layer (34) is integrally connected to the tubular element (32).

Temperable roller according to one of the preceding claims, characterized in that the length of the outer tube (40) is greater than the length of the inner tube (30).

Temperable roller after Claim 8 , characterized in that at least one of the end pieces (10, 20) has at least one radial bore (14, 14 ', 24, 24') belonging to a fluid supply line (12) or to a liquid discharge line (22) which extends between the end of the inner tube (30) and the end of the outer tube (40) pierces the lateral surface of the end piece (10, 20).

Temperable roller after Claim 9 , characterized in that extending from the lateral surface of the end piece (10, 20) at least one extension piece for the spacer.

Temperable roller according to one of Claims 8 to 10 characterized in that the end pieces (10, 20) each have three steps (15, 16, 17; 26, 27, 28), and that the first axial end of the inner tube (30) of the second stage (16) of the first End piece (10) and the second axial end of the inner tube (30) from the second stage (26) of the second end piece (20) is spaced, so that in each case a gap (29) between the axial end of the inner tube (30) and second stage (26), and that the gaps are each filled with a carbon fiber-free, non-metallic seal (60).

Temperable roller according to one of the preceding claims, characterized in that adjacent to the end pieces (10, 20) adjacent each a sealing disc (35, 37) is received in the inner tube (30) and is tightly connected thereto.