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Die
Erfindung betrifft eine temperierbare Walze mit einem Walzenkörper und
je einem Walzenzapfen an jedem axialen Ende des Walzenkörpers, wobei
ein Strömungspfad
für ein
Wärmeträgermedium
durch die Walze vorgesehen ist, der in einem ersten Abschnitt radial
von innen nach außen,
in einem zweiten Abschnitt axial durch den Walzenkörper radial
unterhalb von dessen Umfangsfläche
und in einem dritten Abschnitt radial von außen nach innen verläuft, wobei
im Bereich des dritten Abschnitts eine Führungseinrichtung mit mehreren
Stegen, die sich radial von, innen nach außen erstrecken, angeordnet ist,
die die lokale Geschwindigkeit des Wärmeträgermediums in Umlaufrichtung
in jeder radialen Entfernung von der Walzenachse an die lokale Geschwindigkeit
der Walze in Umlaufrichtung anpaßt. Ferner betrifft die Erfindung
ein Verfahren zum Betreiben einer temperierbaren Walze, bei dem
ein Wärmeträgermedium
durch die Walze radial unterhalb von ihrer Umfangsfläche geleitet
und durch einen Walzenzapfen herausgeführt wird, wobei man die lokale Geschwindigkeit
des Wärmeträgermediums
in Umlaufrichtung in jeder radialen Entfernung von der Walzenachse
an die lokale Geschwindigkeit der Walze in Umlaufrichtung anpaßt.
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Eine
derartige Walze ist aus
JP
57 120 720 A bekannt. Hier ist eine gekühlte Walze mit einem Rohr dargestellt,
in dessen Inneren koaxial ein zweites Rohr eingebaut ist, an dessen
beiden Enden jeweils eine Führungseinheit
befestigt ist. Die Führungseinheiten
sind rotationssymmetrisch aufgebaut und weisen vier Stege auf, die
rechtwinklig zueinander stehen. Das Innenrohr und die Innenwand
des äußeren Rohres
bilden einen Ringspalt, durch den das Wärmeträgermedium hindurchströmen kann.
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Eine
derartige temperierbare Walze wird beispielsweise in Kalandern verwendet,
um eine Materialbahn, insbesondere eine Papier- oder Kartonbahn, zu
behandeln. Die Temperierung kann bedeuten, daß die Walze beheizt wird, um
Wärme in
die Materialbahn eintragen zu können.
Die Temperierung kann aber auch bedeuten, daß die Walze gekühlt wird.
Beispielsweise kann man durch das Kühlen der Walze Wärme aus
einem elastischen Belag abführen,
der sich im Betrieb erwärmt.
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Um
diese Temperierung bewirken zu können,
wird das Wärmeträgermedium,
in der Regel eine Flüssigkeit,
durch einen Walzenzapfen eingeleitet. Das Einleiten erfolgt in der
Regel konzentrisch zur Walzenachse. Das Wärmeträgermedium fließt dann radial
nach außen,
bis es an die gewünschte
Position gelangt. Wenn der Walzenkörper als Rohr ausgebildet ist,
dann ist diese Position die Innenwand des Rohres. Das Wärmeträgermedium
fließt
dann axial entlang der Innenwand des Rohres. Am anderen Walzenzapfen
muß das
Wärmeträgermedium
wieder radial nach innen fließen,
um durch den anderen Walzenzapfen herausgeführt zu werden. Wenn der Strömungspfad
anders gesteuert werden kann, ist es auch möglich, den Zufluß und den
Abfluß des
Wärmeträgermediums
durch den gleichen Walzenzapfen zu bewirken.
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Eine
Walze, die in der zuerst geschilderten Art durchströmt wird,
ist aus WO 02/29267 A1 bekannt. Hier versucht man, mit Hilfe von
Mischereinrichtungen im hohlen Innenraum der Walze ein Verwirbeln
der Wärmeträgerflüssigkeit
zu erreichen. Damit soll sichergestellt werden, daß die Rohrwand
immer mit Wärmeträgerflüssigkeit
beaufschlagt werden kann, die eine vorbestimmte Temperatur hat.
Es sollen sich möglichst
keine Strömungswege
für die
Wärmeträgerflüssigkeit
bilden, bei denen nicht genügend Wärme an die
Rohrwand abgegeben oder von dort aufgenommen wird.
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Um
das Wärmeträgermedium,
insbesondere eine Wärmeträgerflüssigkeit,
durch die Walze zu treiben, benötigt
man bei Walzen, deren Walzenkörper als
Rohr ausgebildet ist, teilweise erhebliche Drücke. Diese Drücke bedingen
einen relativ großen
Aufwand im Betrieb.
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US 2 531 988 zeigt eine
Glasplatten-Formungswalze, die als Kühlwalze ausgebildet ist. Im
Innern eines Walzenkörpers
ist koaxial ein als Rohr ausgebildeter Kern angeordnet, der mit
dem Walzenkörper
zusammen einen Ringspalt bildet. An den Enden des Walzenkörpers befinden
sich Walzenzapfen, die über
eine gewisse Strecke in den Walzenkörper hineinragen. Der Kern
verjüngt
sich an seinen beiden Enden konisch. An der Außenfläche des Konus sind jeweils
vier Stege über
eine Schweißnaht
befestigt, wobei die Stege rechtwinklig zueinander stehen. Die Stege
haben die Form von Dreiecken, wobei die Dreiecke an der der größten Seite
gegenüberliegenden Ecke
Einbuchtungen aufweisen, die dazu dienen, die Stege an ihrem radial
und axial äußeren Ende
im Bereich der Walzenzapfen zu halten. Hierzu ist es erforderlich,
daß die
Stege gegen die Innenkanten der Zapfen gepreßt werden.
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US 3 887 250 zeigt eine
doppelwandige Walze für
einen Trommeltrockner mit einem Walzenkörper, der zusammen mit einem
Kern einen Ringspalt bildet. Der Walzenkörper ist stirnseitig durch
eine Wand verschlossen, an die über
einen Flansch in Walzenzapfen angeflanscht ist, über den eine Wärmeträgerflüssigkeit
zu- und abgeführt werden
kann. Der Ringspalt ist zweigeteilt, wobei in einem ersten Teil
das Wärmeträgermedium
zum gegenüberliegenden
Walzenzapfen fließt
und in einem zweiten Teil zum ersten Walzenzapfen zurückfließt. Dadurch
ist es möglich,
daß man
den Zu- und den Abfluß des Wärmeträgermediums
in einen Walzenzapfen integriert.
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DE 198 12 149 A1 zeigt
eine Kühlwalze,
die von einem Kühlmedium
durchströmt
wird. Im axialen Verlauf der Walze soll das Verhältnis von frischem Kühlmittel
zu bereits in der Walze befindlichem Kühlmittel konstant gehalten
werden. Hierzu sind verschiedene Ausführungsformen dargestellt. Eine
erste Ausführungsform
zeigt eine Walze mit einem Ringspalt. In einer anderen Ausführungsform
sind mehrere Scheidewände
vorgesehen, die ringförmig
ausgebildet sind und in deren Zentrum eine zentrale Versorgungseinheit
verläuft.
Die Scheidewände
trennen einzelne Mischbereiche voneinander, wobei die Scheidewände so ausgebildet
sind, daß ihr
Durchmesser in Durchströmungsrichtung
abnimmt. Zwischen den Scheidewänden
und dem Walzenkörper werden
also Ringspalte gebildet, die sich in Ablaufrichtung vergrößern.
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DE 199 50 645 A1 zeigt
eine beheizte Kalanderwalze, die einfach herzustellen ist und ein
geringes Gewicht aufweisen soll. In einem hohlzylindrischen Walzenkörper ist
ein Verdrängungskörper angeordnet,
der an beiden Enden durch tragende Flanschzapfen gehalten wird.
Der Verdrängungskörper besteht
aus massivem Kunststoff, beispielsweise aus Schaumkunststoff, und
weist geschlossene Poren auf, wobei er durch einen Preßsitz in
der zentralen Bohrung des Walzenkörpers gehalten wird. Verdrängungskörper und
Walzenkern weisen Bohrungen oder Nuten auf, die später das
Wärmeträgermedium
durch den Walzenkörper
führen.
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DE 198 24 542 A1 zeigt
eine Walze mit einem Körper,
der mit einem elastischen Belag versehen ist. An den beiden Stirnseiten
des Walzenkörpers
sind Walzenzapfen angeordnet, durch die ein Wärmeträgermedium in das hohle Innere
des Walzenkörpers
ein- bzw. ausgespeist werden soll. Zusätzlich ist ein Verdrängungskörper vorgesehen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Wärmeträgermedium mit möglichst
wenig Aufwand durch die Walze zu treiben.
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Diese
Aufgabe wird bei einer temperierbaren Walze der eingangs genannten
Art dadurch gelöst, daß die Stege
an ihrem radial äußeren Ende
jeweils an einer Halterung befestigt sind, die sich zwischen dem
Walzenzapfen und einer Platte erstreckt.
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Die
lokale Umlaufgeschwindigkeit eines Punktes auf einem rotierenden
Körper
nimmt mit zunehmender Annäherung
an die Rotationsachse ab. Die Führungseinrichtung
sorgt nun dafür,
daß das Wärmeträgermedium
in Umlaufrichtung abgebremst wird, wenn es radial von außen nach
innen strömt. Dabei
wird die Umlaufgeschwindigkeit des Wärmeträgermediums an die Umlaufgeschwindigkeit
der Walze angepaßt.
Diese Anpassung muß keine
exakte Übereinstimmung
bedeuten. Wenn das Wärmeträgermedium
im Bereich der Walzenachse angekommen ist, wo es aus der Walze entfernt
werden kann, dann hat es theoretisch keine Umlaufgeschwindigkeit mehr,
in der Praxis ist die Umlaufgeschwindigkeit sehr klein. Dadurch
werden Druckverlu ste klein gehalten. Das Wärmeträgermedium läßt sich also mit einem verminderten
Druck durch die Walze treiben. Man vermeidet das Entstehen eines
drehfreien Flüssigkeitswirbels
(Potentialwirbel) bei Verwendung einer Wärmeträgerflüssigkeit. Da ein erheblicher
Anteil des Drucks, den man zum Treiben der Wärmeträgerflüssigkeit durch die Walze benötigt, zum
Ausgleich von Druckverlusten im Auslauf der Walze dient, bedeutet
die Verringerung derartiger Druckverluste am Auslauf eine deutliche
Verringerung des Aufwandes, mit dem man das Wärmeträgermedium durch die Walze treibt.
Die Stege bilden also sozusagen einen Propeller, der das Wärmeträgermedium
am Ausgang allerdings nicht beschleunigt, sondern bei seinem Weg
von radial außen
nach radial innen in Umlaufrichtung bremst. Die Verwendung von derartigen
Stegen ist eine relativ einfache Ausführungsform, um das Wärmeträgermedium
in der gewünschten
Weise zu führen.
Das radial äußere Ende
der Stege ist im Grunde die am stärksten belastete Stelle der
Stege. Wenn man hier eine zusätzliche
Halterung vorsieht, wird die mechanische Stabilität der Führungseinrichtung
wesentlich erhöht.
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Vorzugsweise
ist der Walzenkörper
als Rohr ausgebildet und die Führungseinrichtung
endet in einer vorbestimmten Entfernung radial vor der Innenwand
des Rohres. Damit ergibt sich ein Spalt zwischen der Führungseinrichtung
und der Innenwand des Rohres, der letztendlich die Dicke eines Flüssigkeitsfilms
bestimmt, der durch die Walze hindurchfließt. Radial innerhalb der Grenze,
die durch diesen Spalt definiert ist, kann sich unter Umständen ein
Totwassergebiet im Walzeninneren ergeben, so daß im wesentlichen das frisch
zulaufende Wärmeträgermedium
die Innenwand des Rohres umströmt.
Es ergibt sich also ein Verdrängereffekt.
Bei geeigneter Wahl der Spalthöhe,
also der Entfernung, wird die Strömungsgeschwindigkeit des Wärmeträgermediums an
der Innenwand des Rohres höher,
wodurch die Nußelt-Zahl
und damit der Wärmeübergang
größer wird.
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Vorzugsweise
weist die Führungseinrichtung eine
Platte mit einem vorbestimmten Abstand zum Walzenzapfen auf, wobei
die Stege zwischen dem Walzenzapfen und der Platte angeordnet sind.
Zwischen der Platte und dem Walzenzapfen ist also ein Raum klar
abgegrenzt, durch den das Wärmeträgermedium
von außen
nach innen fließt.
In diesem Raum wird das Wärmeträgermedium
durch die Stege geführt,
also abgebremst. Man ist also nicht mehr darauf angewiesen, das
Wärmeträgermedium
in dem gesamten hohlen Innenraum der Walze abzubremsen. Auch dadurch
werden Verluste klein gehalten.
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Vorzugsweise
füllen
die Stege einen Zwischenraum zwischen der Platte und dem Walzenzapfen
in Axialrichtung aus. Damit wird das gesamte Wärmeträgermedium, das in den Zwischenraum
zwischen Platte und Walzenzapfen eintritt, bei seinem Weg von außen nach
innen gebremst. Eine Wirbelbildung wird vermieden.
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Bevorzugterweise
verlaufen die Stege auf Radialstrahlen zur Walzenachse. Dies ist
eine besonders einfache Ausgestaltung, die aber eine ausreichende
Wirkung erzielt.
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Hierbei
ist bevorzugt, daß die
Halterung als Rohr ausgebildet ist. Ein Rohr stellt eine ausreichend große Angriffsfläche zur
Verfügung,
so daß die
Stege zuverlässig
befestigt werden können.
Das Rohr kann zwar ei nen Durchmesser aufweisen, der größer ist, als
die Dikke eines Steges, bezogen auf die Umfangsrichtung der Walze.
Dies spielt aber für
die Führung
des Wärmeträgermediums
bei seinem Weg von außen
nach innen keine Rolle. Das Rohr kann also in Umlaufrichtung der
Walze gesehen durchaus einseitig oder sogar beidseitig über den
jeweils zugeordneten Steg überstehen.
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Bevorzugterweise
ist durch mindestens ein Rohr ein Befestigungsbolzen geführt, der
die Platte mit dem Walzenzapfen verbindet. Man kann dann das Rohr
zusätzlich
zur Befestigung der Führungseinrichtung
am Walzenzapfen verwenden. Eine Halterung, die zusätzlich mit
dem Walzenzapfen verbunden ist, ist ein besonders stabiles Widerlager
für den Steg.
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Vorzugsweise
lassen die Stege an ihrem radial inneren Ende einen Abströmraum frei.
Es ist zwar theoretisch möglich,
die Stege an ihrem radial inneren Ende miteinander zu verbinden.
Dies erfordert jedoch einen erhöhten
Aufwand bei der Fertigung. Man kann ohne nennenswerte Verluste durchaus
einen Abströmraum
am radial inneren Ende der Stege freilassen, wobei dieser Raum dann etwa
so bemessen ist, daß er
dem Querschnitt eines Abströmkanals
durch den Walzenzapfen entspricht. Wenn das Wärmeträgermedium erst einmal bis zu dieser
Position geflossen ist, dann ist ein weiteres Bremsen nicht mehr
erforderlich.
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Vorzugsweise
sind die Stege an ihrem radial inneren Ende an einem Rohr befestigt.
Dieses Rohr ist koaxial mit dem Abflußkanal durch den Walzenzapfen
angeordnet. Dieses Rohr kann beispielsweise den Abströmraum umschließen, wenngleich dies
nicht notwendig ist. In diesem Fall kann es zweckmäßig sein,
in die Wand des Rohres Bohrungen einzubringen, durch die das Wärmeträgermedium
einströmen
kann. Man kann aber auch vorsehen, daß das Rohr in Axialrichtung
kürzer
als die Stege ist, so daß an
einer Stirnseite ein Abströmquerschnitt freigehalten
wird.
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Vorzugsweise
weisen die Stege an ihrem radial inneren Ende eine abgeschrägte Ecke
auf. Diese abgeschrägte
Ekke erlaubt dann die Ausbildung eines Abströmraumes.
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Vorzugsweise
sind die Stege mit einer Zentriereinrichtung verbunden, die sich
in einen im Walzenzapfen axial verlaufenden Kanal hinein erstreckt. Mit
der Zentriereinrichtung wird also eine Zentrierung der Führungseinrichtung
relativ zu der Walze, genauer gesagt dem Walzenzapfen, erreicht.
Die Zentriereinrichtung muß dabei
nicht unbedingt mit allen Stegen verbunden sein. Wenn die Zentriereinrichtung als
Platte mit trapezförmiger
Form ausgebildet ist, dann reicht es aus, wenn man die Zentriereinrichtung beispielsweise
mit zwei einander gegenüberliegenden
Stegen verbindet.
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Bevorzugterweise
ist an beiden axialen Enden eine Führungseinrichtung angeordnet.
Diese Ausbildung hat mehrere Vorteile. Zum einen ist man bei einer
derartigen Ausgestaltung nicht mehr darauf angewiesen, daß die Walze
mit einer vorbestimmten Ausrichtung eingebaut wird. Die Walze ist
bezogen auf ihre axiale Mitte weitgehend symmetrisch. Zum anderen
wird durch die Führungseinrichtung
auch beim Einströmen
des Wärmeträgermediums
ein vorteilhafter Effekt erzielt. Das Wärmeträgermedium wird dann durch die
Führungseinrichtung
beim Strömen
von innen nach außen
in Umfangsrichtung beschleunigt.
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Vorzugsweise
mündet
ein Druckgasanschluß in
den Innenraum des Walzenkörpers.
Mit dem Druckgasanschluß ist
es möglich,
ein Gas, beispielsweise Luft, mit einem vorbestimmten Druck in den
Innenraum der Walze einzuspeisen. Dieses Gas kann dann die Flüssigkeit
bis zu einem bestimmten Maß verdrängen, so
daß sich
die Walze so verhält, als
sei ein Verdränger
eingebaut. Die Wärmeträgerflüssigkeit
fließt
dann schraubenlinienförmig
vom Einlauf zum Auslauf. Die Dicke des Flüssigkeitsfilms kann durch die
Spaltbreite zwischen der Führungseinrichtung
und der Innenwand des Walzenkörpers vorbestimmt
werden. Wenn man die Flüssigkeit
aus dem Innenraum verdrängt,
dann wird die drehende Masse verringert.
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Alternativ
oder zusätzlich
dazu kann im Innenraum des Walzenkörpers ein Verdrängerkörper angeordnet
sein, dessen spezifisches Gewicht nicht größer als das spezifische Gewicht
des Wärmeträgermediums
ist. Dieser Verdrängerkörper muß nicht mehr
im Walzenkörper
befestigt werden. Er zentriert sich selber, wenn die Walze auf eine
vorbestimmte Drehzahl gebracht wird. Voraussetzung ist lediglich, daß das spezifische
Gewicht des Verdrängerkörpers kleiner
als das des Wärmeträgermediums
ist. Beispielsweise kann man für
den Verdrängerkörper einen
zylindrischen Körper
aus Schwamm oder Polystyrol verwenden.
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Die
Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch
gelöst,
daß man
ein Gas mit einem vorbestimmten Druck in den hohlen Innenraum der
Walze einspeist.
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Beim
Auslauf bremst man also die Flüssigkeit
bei ihrem Weg von radial außen
nach radial innen in Umlaufrichtung ab, so daß Druckverluste im Auslauf
der Walze klein gehalten werden. Man verhindert das Entstehen eines
drehfreien Flüssigkeitswirbels. Das
Gas kann die Flüssigkeit
so weit verdrängen,
wie dies gewünscht
ist. Die rotierende Masse wird dadurch verringert.
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Vorzugsweise
beschleunigt man die Walze zuerst auf eine vorbestimmte Drehzahl
und speist dann das Wärmeträgermedium
ein. Die Drehzahl der Walze ist dabei so gewählt, daß sich das Wärmeträgermedium
aufgrund der Fliehkraft an die Innenwand der Walze anlegt und dort
einen Flüssigkeitsfilm
bildet. Man ist also nicht mehr darauf angewiesen, die Walze vollständig mit
dem Wärmeträgermedium
zu befüllen.
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In
einer alternativen bevorzugten Ausgestaltung kann man die Walze
vollständig
mit einem flüssigen
Wärmeträgermedium
füllen.
Die Führungseinrichtung,
die dafür
sorgt, daß die
Bewegungen des flüssigen
Wärmeträgermediums
und der Walze beim Strömen
von innen nach außen
und von außen
nach innen übereinstimmen,
sorgt gleichzeitig dafür,
daß die
Walze auch bei kleineren Drehgeschwindigkeiten und gleichzeitigem
Zufluß von
Wärmeträgermedium vollständig mit
dem Wärmeträgermedium
gefüllt
werden kann. Dies ist ohne die Führungseinrichtung nicht
der Fall, da nach Erreichen eines Flüssigkeitsstandes über der
Höhe des
Auslaufs das Restvolumen der Luft oberhalb des Flüssigkeitsspiegels
nicht mehr entweichen kann. Durch die Drehung der Walze kommt es
dann durch die Dynamik der Flüssigkeitsfüllung zu
unerwünschten
Unwuchten. Durch die Führungseinrichtung
wird hingegen die Restluft nach einigen Umdrehungen der Walze entfernt,
so daß die Walze
vollständig
mit Flüssigkeit
gefüllt
wird und dann keine Unwucht mehr zeigt. Es stellt sich also ein stets
reproduzierbarer stabiler Füllzustand
ein.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigen:
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1 eine schematische Ansicht
einer temperierbaren Walze im Schnitt,
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2 eine Schnittansicht durch
eine Führungseinrichtung
und
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3 eine Draufsicht auf die
Führungseinrichtung.
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1 zeigt schematisch eine
Walze 1 mit einem als Rohr ausgebildeten Walzenkörper 2,
der einen elastischen Belag 3 trägt. Der elastische Belag 3 kann
beispielsweise aus einem Kunststoff gebildet sein.
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An
beiden axialen Enden des Walzenkörpers 2 ist
jeweils ein Walzenzapfen 4, 5 angeordnet. Die Walzenzapfen 4, 5 und
der Walzenkörper 2 umschließen zusammen
einen hohlen Innenraum 6.
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Die
Walzenzapfen 4, 5 weisen Wellenstummel 7, 8 auf,
mit denen die Walze 1 drehbar in einem nicht näher dargestellten
Gestell gelagert werden kann. Der Wellenstummel 7 ist von
einem Einströmkanal 9 durchsetzt,
der in den Innenraum 6 mündet. Der andere Wellenstummel 8 ist
von einem Ausströmkanal 10 durchsetzt,
der ebenfalls in den Innenraum 6 mündet. Durch den Einströmkanal 9 kann, wie
dies durch einen Pfeil 11 angedeutet ist, eine Wärmeträgerflüssigkeit
in den Innenraum 6 eingespeist werden. Durch den Ausströmkanal 10 kann, wie
dies durch einen weiteren Pfeil 12 angedeutet ist, die
Wärmeträgerflüssigkeit
aus dem Innenraum 6 abfließen.
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Wenn
sich die Walze 1 dreht, dann legt sich die Wärmeträgerflüssigkeit
in einem Film 13 an die Innenwand 14 des Walzenkörpers 2 an
und zwar unter der Wirkung der Zentrifugalkraft.
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Zusätzlich ist
ein Druckluftanschluß 15 vorgesehen,
der lediglich schematisch dargestellt ist. Über den Druckluftanschluß 15 ist
es möglich,
Druckluft in den Innenraum 6 der Walze 1 einzuspeisen.
Da sich die Walze 1 drehen kann, befindet sich der Druckluftanschluß 15 in
einer nur schematisch dargestellten Drehdurchführung 16.
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Vor
dem Ausströmkanal 10 ist
eine Führungseinrichtung 17 angeordnet,
die im Zusammenhang mit den 2 und 3 näher erläutert werden soll. Eine baugleiche
Führungseinrichtung 18 ist
hinter dem Einströmkanal 9 angeordnet.
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Die
Führungseinrichtung 17 ist
im Bereich des ausströmseitigen
Walzenzapfens 5 angeordnet und an ihm konzentrisch befestigt,
so daß sich
zwischen der Führungseinrichtung 17 und
der Innenwand 14 des Walzenkörpers 2 ein Spalt 19 ergibt. Dieser
Spalt 19 bestimmt wesentlich die Dicke des Films 13.
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Die
Führungseinrichtung 17 weist
eine Platte 20 auf, die in einer vorbestimmten Entfernung
zum Walzenzapfen 5 angeordnet ist. Am Walzenzapfen 5 liegt
ein Befestigungsring 21 an. Zwischen der Platte 20 und
dem Befestigungsring 21 erstrecken sich in Radialrichtung
mehrere Stege 22. Wie aus 3 hervorgeht,
handelt es sich dabei um insgesamt acht Stege, die in Umfangsrichtung
um 45° voneinander entfernt
sind.
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Die
Stege sind im Prinzip rechteckförmig ausgebildet.
Sie weisen allerdings eine abgeschrägte Ecke 23 auf. Die
abgeschrägten
Ecken 23 zusammen bilden einen Ab strömraum 24. Dieser Abströmraum 24 erstreckt
sich in Radialrichtung etwa genauso weit, wie der Durchmesser des
Ausströmkanals 10.
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Ein
Rohr 25 ist mit der Platte 20 verbunden. Die inneren
Enden der Stege 22 sind ebenfalls mit dem Rohr 25 verbunden.
Das Rohr 25 bildet also eine Halterung für die radial
inneren Enden der Stege 22.
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Die
radial äußeren Enden
der Stege 22 sind ebenfalls mit jeweils einem Rohr 26 verbunden.
Das Rohr 26 weist einen Durchmesser auf, der größer ist, als
die Dicke der Stege. In Umfangsrichtung der Walze 1 stehen
die Rohre 26 also links und rechts über die Stege 22 über. Die
Rohre 26 verbinden die Platte 20 mit dem Befestigungsring 21.
Sie können
dazu sowohl mit der Platte 20 als auch mit dem Befestigungsring 21 verschweißt sein.
Auch die Stege 22 können mit
den Rohren 26 verschweißt sein.
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Die
Rohre 26 dienen darüber
hinaus zur Aufnahme von Befestigungsbolzen 27, mit denen
die Führungseinrichtung 17 am
Walzenzapfen 5 festgeschraubt ist. Dadurch wird sichergestellt,
daß die
Stege 22 an ihrem radial äußeren Ende sehr zuverlässig festgehalten
werden. Sie können
also relativ hohe Belastungen aufnehmen.
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Wie
aus 3 zu erkennen ist,
sind die Stege 22 so geführt, wie Radialstrahlen verlaufen.
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Die
Stege 22 füllen
den Raum zwischen dem Walzenzapfen 5 bzw, dem Befestigungsring 21 und der
Platte 20 in Axialrichtung vollständig aus, d.h. sie beaufschlagen eine
Flüssigkeit,
die sich in den Raum zwischen der Platte 20 und dem Befestigungsring 21 bewegt,
vollständig.
Wirbel werden dadurch vermieden.
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Eine
Zentriereinrichtung 28 weist im Querschnitt die Form eines
Trapezes auf, d.h. die Zentriereinrichtung 28 ist eine
Platte mit abgeschrägten
Seiten 29, die in den Ausströmkanal 10 eingesteckt
ist. Wenn die Führungseinrichtung 17 an
den Walzenzapfen 5 angelegt wird, erfolgt dadurch automatisch
eine Zentrierung.
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Die
Führungseinrichtung 18 ist
im Grunde genauso aufgebaut. Eine nähere Erläuterung kann daher entfallen.
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Die
Funktionsweise der Führungseinrichtung 17 läßt sich
kurz wie folgt beschreiben:
Die Wärmeträgerflüssigkeit aus dem Film 13 wird durch
den Spalt 19 zwischen der Führungseinrichtung 17 und
der Innenwand 14 des Walzenkörpers 2 in einen Zwischenraum 30 eingespeist,
der zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Stegen 22 gebildet
ist. Wenn die Flüssigkeit
dann radial weiter nach innen gedrückt wird, wird sie durch die
Stege 22 abgebremst, d.h. ihre Geschwindigkeit in Umlaufrichtung
nimmt ab, so daß sie
bei Erreichen des Abströmraums 24 so
klein ist, daß die
Flüssigkeit
ohne nennenswerte Druckverluste durch den Ausströmkanal 10 herausfließen kann.
Man vermeidet auf diese Weise das Entstehen eines drehfreien Flüssigkeitswirbels
(Potentialwirbel).
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Da
auch auf der Einlaufseite eine entsprechende Führungseinrichtung 18 angeordnet
ist, erfolgt das Zufüh ren
der Wärmeträgerflüssigkeit
durch die Führungseinrichtung 18 direkt
zum Walzenmantel 2, d.h. zur Innenwand 14, wodurch
eine bessere Temperierung des Walzenkörpers 2 erzielt wird. Durch
die Führungseinrichtung 17, 18 bildet
sich im Innenraum 6 ein größeres Totwassergebiet, so daß im wesentlichen
die frisch zulaufende Wärmeträgerflüssigkeit
die Innenwand 14 umströmt.
Die Strömungsgeschwindigkeit
der Wärmeträgerflüssigkeit wird
an der Innenwand 14 höher,
wodurch die Nußelt-Zahl
und damit der Wärmeübergang
größer wird.
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Für die Temperierung
einer elastischen Mittelwalze an modernen Kalandern kann bei kleinen Strömungsgeschwindigkeiten
und gefluteter Walze so eine völlig
ausreichende Wärmeab-
oder -zufuhr erreicht werden.
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Man
kann nun weitere Maßnahmen
treffen, um den Wärmetransport
zu verbessern. Man kann beispielsweise zunächst die leere Walze 1 auf
Betriebsdrehzahl hochfahren und erst dann Wärmeträgerflüssigkeit einspeisen. Dadurch
wird der oben beschriebene Film 13 an der Innenwand 14 gebildet. Die
Walze 1 wird dabei nicht vollständig geflutet. Die Walze verhält sich
so, als sei ein Verdränger
eingebaut. Der Flüssigkeitsfilm 13 fließt schraubenlinienförmig vom
Einlauf zum Auslauf.
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Die
Dicke des Flüssigkeitsfilm 13 kann
durch die Breite des Spalts 19 mit guter Näherung vorbestimmt
werden.
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Zusätzlich kann
man über
den Druckluftanschluß 15 Druckluft
oder ein anderes Druckgas in den Innenraum 6 einspeisen.
Die Druckluft kann dann die Wärmeträgerflüssigkeit
verdrängen.
Dies funktioniert auch dann, wenn die Walze zuvor vollständig gefüllt worden
ist. Aber auch dann, wenn die Walze erst bei Betriebsdrehzahl befüllt wird,
kann die Druckluft unterstützend
wirken.
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Man
kann auch, wie dies gestrichelt dargestellt ist, einen Verdrängerkörper 31 im
Innenraum 6 anordnen. Der Verdrängerkörper 31 muß lediglich
in Axialrichtung grob fixiert werden. In Radialrichtung ist eine
Befestigung nicht erforderlich, d.h. der Verdrängerkörper 31 muß nicht
zentriert werden. Die einzige Voraussetzung ist, daß sein spezifisches
Gewicht kleiner ist als das spezifische Gewicht der Wärmeträgerflüssigkeit.
Dies läßt sich
beispielsweise dadurch erreichen, daß der Verdrängerkörper 31 als zylindrischer
Körper
aus einem Schwamm oder Polystyrol gebildet ist. Der Außendurchmesser
des Verdrängerkörpers 31 muß kleiner
sein als der Innendurchmesser des Walzenkörpers. Dadurch wird die Konvektion der
frisch zulaufenden Wärmeträgerflüssigkeit
mit dem größten Teil
der im Innern der Walze 1 befindlichen Flüssigkeit
vermieden, so daß der
Verdrängereffekt
wirksam wird.
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Man
kann mit Hilfe der Führungseinrichtung 17, 18 auch
dafür sorgen,
daß die
Walze vollständig mit
einem flüssigen
Wärmeträgermedium
gefüllt
werden kann, ohne daß es
zu Unwuchten kommt.
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Ohne
Führungseinrichtung 17 würde nach Erreichen
eines Flüssigkeitsstandes,
der über
der Höhe
des Auslaufs ansteht, das Restvolumen an Luft oberhalb des Flüssigkeitsspiegels
nicht mehr entweichen können.
Wenn sich die Walze dann dreht, kommt es durch die Dynamik der Flüssigkeitsfüllung zu
unerwünschten
Unwuchten.
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Durch
die Führungseinrichtung 17 wird
die Restluft nach einigen Umdrehungen der Walze dagegen entfernt,
so daß die
Walze vollständig
mit Flüssigkeit
gefüllt
wird und dann keine Unwucht mehr zeigt. Es stellt sich also ein
stets reproduzierbarer stabiler Füllzustand ein.