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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlwalze mit einem im Wesentlichen hohlen Innenraum gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Kühlen einer Materialbahn gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 8.
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Im Rollenrotationsdruck, zum Beispiel im Rollenrotationsoffsetdruck, wird eine Materialbahn von einer Rolle in einem Rollenwechsler abgewickelt, zum Bedrucken durch mehrere nacheinander angeordnete Druckwerke geführt, anschließend zum Trocknen durch einen Heißlufttrockner geführt und schließlich zum Abkühlen der in dem Heißlufttrockner erwärmten Materialbahn über Kühlwalzen eines Kühlwalzenstandes geleitet. Anschließend kann die Materialbahn in einem Falzapparat zu Signaturen geschnitten und gefaltet werden, wobei es möglich ist, diese darauffolgend einem Verteilsystem zuzuführen. Üblicherweise wird die Materialbahn von den Druckwerken beidseitig und mehrfarbig bedruckt, wobei im Offsetdruck die Verwendung von Feuchtmittel notwendig ist, weshalb die Bahn vor der Weiterverarbeitung, zum Beispiel in dem Falzapparat, zunächst getrocknet und dann abgekühlt werden muss.
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Kühlwalzenstände des Standes der Technik weisen üblicherweise mehrere von einem Kühlmedium durchspülte Kühlwalzen auf, wobei die Materialbahn auf einem mäanderförmigen Bahnpfad durch den Kühlwalzenstand und um die Kühlwalzen herum geführt wird. Dabei kontaktiert die Materialbahn die Oberflächen der Kühlwalzen in sogenannten Umschlingungsabschnitten, in denen es zu einem Wärmeübergang von der erhitzten Materialbahn zur gekühlten Kühlwalzenoberfläche kommt.
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Zur Abfuhr der auf die Kühlwalze übertragenen Wärme der Materialbahn wird die Kühlwalze von einem Kühlmedium, zum Beispiel von gekühltem Wasser, durchspült oder durchströmt, wobei der Kühlmittelstrom durch einzelne Kühlwalzen, durch parallel oder auch seriell geschaltete Kühlwalzen erfolgen kann.
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Aus der
JP-07-17021 A ist bereits eine Kühlwalze bekannt, die mit ihren beiden Endabschnitten in einer jeweiligen Seitenwand gelagert ist und welche von einem Kühlmittel durchströmt wird, welches an einem Endabschnitt der Kühlwalze ein- und wieder ausgeleitet wird. Die Kühlwalze weist in ihrem Innern einen Zuführabschnitt für das Kühlmedium auf, aus welchem das Kühlmedium in radialer Richtung auf die innere Oberfläche des Kühlwalzenmantels geleitet wird und durch die Rotation der Kühlwalze mitgerissen wird. Durch ein weiteres in dem Kühlwalzeninnenraum befindliches Element wird das mitgerissene Kühlmedium abgelenkt und in einen durch das Zuführelement gebildeten Abführkanal geleitet, aus welchem es aus der Kühlwalze heraus zurück zu einem Reservoir fließen kann.
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Weiterhin ist aus der
DE 21 21 899 A eine Wärmeaustauschwalze bekannt, welche in axialer Richtung von einem Kühlmedium durchströmt wird und welche im Innern des Kühlwalzenmantels in axialer Richtung einander folgend angeordneter Ablenkelemente aufweist, welche zur Durchmischung des Kühlmittelstroms in der Kühlwalze dienen. Die Ablenkelemente sind fest mit dem Kühlwalzenkörper verbunden und rotieren gemeinsam mit diesem.
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Des Weiteren ist aus der
DE 297 23 099 U1 eine Kühlwalze bekannt, welche im Inneren der Walze ein axial angeordnetes Strömungsleitblech aufweist, welches einen Kühlmittelstrom in axialer Richtung erzeugt.
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Darüber hinaus offenbart die
DE 2 006 113 A eine Kühlwalze mit einem innerhalb des Walzenmantels frei beweglich und koaxial zur Walzenwelle angeordneten schneckenförmigen Förderelement, welches das Kühlmedium in axialer Richtung durch die Walze fördert.
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Ferner ist aus der
DE 15 61 118 A ein Kühlzylinder bekannt geworden, welcher in seinem Innenraum eine fest angebrachte Schöpfschaufel aufweist, welche zusammen mit dem Zylinderkörper rotiert und das dem Zylinder zugeführte Kühlmedium in Richtung des Zylinderzapfens schöpft und somit aus der Kühlwalze treibt.
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Die
EP 0 943 435 A1 beschreibt des Weiteren eine Kühlwalze, welche in ihrem Innern in axialer Richtung angeordnete Kammern aufweist, durch welche das Kühlmedium von einem Endabschnitt der Kühlwalze zum andern Endabschnitt der Kühlwalze fließt und jeweils in den Kammern durchmischt wird. Die Trennwände der einzelnen Kammern sind fest mit der Kühlwalze verbunden und führen mit dieser zusammen eine Rotationsbewegung aus.
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Durch die ständig steigenden Anforderungen zum einen hinsichtlich Druckgeschwindigkeit und Weiterverarbeitung, zum andern hinsichtlich der Druckqualität im Bereich des Rollenrotationsdrucks besteht bei herkömmlichen Kühleinheiten, zum Beispiel Kühlwalzenständen mit rotierenden Kühlwalzen, oftmals das Problem, dass deren Kühlleistung bei höheren Verarbeitungsgeschwindigkeiten nicht mehr ausreicht, wodurch es in der Weiterverarbeitung zu Mängeln an den Druckprodukten oder auch zu Beschädigungen an der Druckmaschine kommen kann.
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Jedoch auch bei niedrigen Verarbeitungsgeschwindigkeiten kann mangels ausreichender Durchmischung des Kühlmediums die Kühlleistung unzufriedenstellend werden, d. h. die erhitzte Materialbahn verlässt den Kühlwalzenstand mit einer Temperatur, welche höher als eine gewünschte oder für die Nachverarbeitung erforderliche Temperatur liegt.
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Wenn die Kühlleistung eines Kühlwalzenstandes den gegebenen Anforderungen nicht mehr genügt, kann die Druckfarbe auf der Materialbahn, welche durch die Hitzeeinwirkung des dem Kühlwalzenstandes vorgeordneten Trockners, zum Beispiel eines Heißlufttrockners, klebrig ist, nicht mehr genügend herabgekühlt und dadurch verfestigt werden. Hierdurch kann es zu einem unvorteilhaften Ablegen von Druckfarbe auf den Kühlwalzenoberflächen oder auch zum Beispiel auf Wendestangen eines Falzapparateüberbaus kommen. Des Weiteren können verklebte Signaturen zu einem Produktstau in einem Falzapparat und damit zu schwerwiegenden Beschädigungen der Maschine führen.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Kühlwalze zu schaffen, mit welcher die genannten Nachteile des Standes der Technik behoben werden können.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Kühlwalze zu schaffen, welche sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Verarbeitungsgeschwindigkeiten einen erforderlichen Wärmeübergang von der Materialbahn auf die Kühlwalze bzw. auf ein Kühlmedium im Innern der Kühlwalze gewährleistet.
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Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Weitere Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Unteransprüchen enthalten.
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Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Kühlen einer Materialbahn zu schaffen, durch welches die genannten Nachteile des Standes der Technik überwunden werden können und welches des Weiteren einen optimalen Wärmeübergang von einer Materialbahn auf eine Kühlwalze bzw. auf ein Kühlmedium im Innern der Kühlwalze auch bei hohen Verarbeitungsgeschwindigkeiten gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 8 gelöst. Weitere Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Unteransprüchen enthalten.
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Eine erfindungsgemäße Kühlwalze mit eine im Wesentlichen hohlen Innenraum, welcher von einem Kühlmedium durchströmt wird, zeichnet sich durch ein in dem Innenraum der Kühlwalze befindliches Mischelement zum Durchmischen des Kühlmediums aus, wobei das Mischelement senkrecht zu dem Kühlmediumstrom frei bewegbar ist.
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Erfindungsgemäß ist das Mischelement senkrecht zu dem Kühlmediumstrom bzw. senkrecht zur Drehachse der Kühlwalze frei bewegbar, wodurch es in vorteilhafter Weise zu einer erheblich gesteigerten Durchmischung des Kühlmediums bei allen Betriebsgeschwindigkeiten kommt.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass das Mischelement in dem Kühlmedium oder in dem Kühlmediumstrom schwebt oder schwebend angeordnet ist, wodurch die freie Bewegbarkeit in vorteilhafter Weise gewährleistet wird.
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Die Bewegung des Mischelements kann in positiver und negativer radialer Richtung bzgl. des Kühlmediumstroms oder der Kühlwalzenachse erfolgen. Die Bewegung kann ferner in Umfangsrichtung bzgl. des Kühlwalzenmantels erfolgen. Weiterhin kann die Bewegung auch eine Überlagerung radialer Bewegungen und Bewegungen in Umfangsrichtung sein und somit der Pfad der Bewegung z. B. eine Spiralform aufweisen.
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Eine erfindungsgemäße Kühlwalze gewährleistet in vorteilhafter Weise einen gewünschten Wärmeübergang von der zu verarbeitenden Materialbahn, zum Beispiel einer Papierbahn, auf den Kühlwalzenmantel und weiter auf das Kühlmedium, zum Beispiel Wasser, sowohl bei niedrigen und mittleren Verarbeitungsgeschwindigkeiten als auch bei hohen Verarbeitungsgeschwindigkeiten.
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Es kann weiter in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass das Mischelement eine Befestigung, insbesondere eine flexible Befestigung, aufweist, welche das Mischelement in Richtung der Achse der Kühlwalze positioniert. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise die freie Beweglichkeit senkrecht zum Kühlmediumstrom oder zur Kühlwalzenachse bereitgestellt und gleichzeitig verhindert, dass das Mischelement sich mit dem Kühlmediumstrom in axialer Richtung bzgl. der Kühlwalzenachse bewegen kann.
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Durch die Befestigung, welche als Befestigungsmittel ausgeführt sein kann, wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass das Mischelement im Wesentlichen an einer vorgegebenen Axialposition innerhalb der Kühlwalze auch bei unterschiedlich starken Kühlmediumströmen verbleibt. Durch die flexible Befestigung ist es des Weiteren in vorteilhafter Weise möglich, dass das Mischelement sich innerhalb des Innenraumes der Kühlwalze und in dem Kühlmedium in radialer Richtung bezüglich der Achse der Kühlwalze frei bewegen kann und dadurch unterschiedliche Positionen oder schwebende Positionen einnehmen kann.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Befestigung durch eine Öffnung in einem der Endabschnitte der Kühlwalze geführt sein und zum Beispiel an einer Seitenwand, in welcher die Kühlwalze drehbar gelagert aufgenommen ist, angreifen.
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Durch die Befestigung des Mischelementes, insbesondere mittels einer flexiblen Befestigung an einer Seitenwand, wird es in vorteilhafter Weise ermöglicht, dass eine Relativbewegung zwischen Mischelement und Kühlwalzenmantel ausgeführt werden kann, wodurch es zu der gewünschten Durchmischung des Kühlmediums und damit zu einer verbesserten Wärmeaufnahme durch das Kühlmedium an der inneren Manteloberfläche der Kühlwalze kommt.
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Es kann des Weiteren vorgesehen sein, dass das Mischelement einen Körper aufweist, wobei der Körper vorzugsweise im Wesentlichen als Zylinder, insbesondere als Zylinder mit im Wesentlichen halbkugelförmigen Endabschnitten, ausgebildet sein kann, und wobei der Körper im Innern mit einem Fluid, insbesondere mit Luft, oder mit einem Vakuum versehen sein kann.
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Dabei können Dichte des Körpermaterials und des im Innern des Körpers vorhandenen Fluids oder das dort erzeugte Vakuum derart gewählt werden, dass das Mischelement in der Kühlmediumströmung eine schwebende Position einnimmt und eine Berührung des Mischelementes mit der inneren Oberfläche des Kühlwalzenmantels in vorteilhafter Weise verhindert werden kann. Es ist ferner möglich die Dichten oder den Wert des Vakuums so zu wählen, dass bei einer vorgegebenen Rotationsgeschwindigkeit der Kühlwalze ein Schwebezustand erreicht wird. Dieser Zustand bildet sich als Gleichgewichtszustand aus, wobei auf das Mischelement einerseits der Auftrieb andererseits die durch die Rotation des Kühlmediums erzeugte Kraft auf das Mischelement wirken.
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Da der Kühlmediumstrom von der rotierenden Kühlwalzenoberfläche mitgerissen wird, kommt es im Innern der Kühlwalze nicht nur zu einer axialen Strömung, sondern auch zu einer Strömung in Umfangsrichtung der Kühlwalze, wodurch das Mischelement an einem Aufsteigen in dem Kühlmedium behindert wird. Der Auftrieb des Mischelementes und die Komponente der Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmediums in Umfangsrichtung führen zu entgegengesetzt wirkenden Kräften auf das Mischelement, welches eine Ruhelage einnimmt, in welcher die entgegengesetzt wirkenden Kräfte sich kompensieren.
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Das Mischelement kann sich insbesondere im Wesentlichen über die Breite des Innenraums der Kühlwalze erstrecken. Die Wahl der Länge des Mischelements entsprechend im Wesentlichen der Ausdehnung des Innenraumes der Kühlwalze unterstützt in vorteilhafter Weise eine optimale Durchmischung des Kühlmediums.
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Es kann darüber hinaus auch vorgesehen sein, dass der Abstand des Mischelements von der inneren Mantelfläche der Kühlwalze veränderbar ist. Das Mischelement kann dabei auch sehr nahe an der inneren Manteloberfläche, insbesondere näher als 10 mm oder näher als 5 mm, positioniert sein. Die Abstandsänderung kann vorzugsweise vermittels der Befestigung oder der Befestigungsmittel geschehen. Als Abstand ist hierbei der Abstand des Mischelements von der inneren Mantelfläche der Kühlwalze in einem stabilen Zustand, wie z. B. dem oben erwähnten Schwebezustand im Kräftegleichgewicht, zu verstehen.
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Das Vorsehen eines geringen Abstandes zwischen dem Mischelement und der inneren Manteloberfläche der Kühlwalze, zum Beispiel im Bereich zwischen 10 mm und 1 mm, gewährleistet mit Vorteil insbesondere bei niedrigen Betriebsgeschwindigkeiten eine gewünschte Mischung des Kühlmediums. Der Abstand kann zum Beispiel jeden geradzahligen Millimeter-Wert zwischen 10 mm und 1 mm annehmen, einschließlich dieser Grenzwerte. Der Abstand kann aber auch zum Beispiel einen Teilbereich des Bereichs zwischen 10 mm und 1 mm, einschließlich dieser Grenzwerte, bilden, wobei z. B. jeder geradzahlige Millimeter-Wert zwischen 10 mm und 1 mm eine obere oder untere Teilbereichsgrenze sein kann.
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Es kann ferner in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass das Mischelement bei verschiedenen Rotationsgeschwindigkeiten der Kühlwalze verschiedene Positionen, insbesondere verschiedene radiale Positionen bezüglich der Kühlzylinderachse, einnimmt.
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Das Mischelement kann ferner eine strukturierte Oberfläche aufweisen, welche z. B. die Verwirbelung des Kühlmediums unterstützt.
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Es ist darüber hinaus möglich, dass die Kühlwalze einen ersten Endabschnitt, insbesondere einen ersten Lagerzapfen, mit einer ersten Öffnung und einem zweiten Endabschnitt, insbesondere einen zweiten Lagerzapfen, mit einer zweiten Öffnung aufweist, wobei das Kühlmedium durch die erste Öffnung in die Kühlwalze einströmt und durch die zweite Öffnung aus der Kühlwalze ausströmt.
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In Weiterführung des Erfindungsgedankens kann vorgesehen sein, dass das Kühlmedium die Kühlwalze von dem ersten Endabschnitt der Kühlwalze zu dem zweiten Endabschnitt der Kühlwalze im Wesentlichen raumfüllend durchströmt, das heißt, dass das Kühlmedium die Kühlwalze im Wesentlichen auf ihren gesamten Querschnitt durchströmt.
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Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Befestigung des Mischelementes vorzugsweise als Schnur, Band oder Kette ausgebildet ist. Hierdurch weist die Befestigung hinreichende Stabilität und Flexibilität auf, um eine axiale Positionierung des Mischelementes bei gleichzeitiger radialer Beweglichkeit sicherzustellen. Die Befestigung oder das Befestigungsmittel des Mischelementes kann darüber hinaus auch an einer Innenfläche der Kühlwalze, insbesondere an einer Innenfläche eines Endabschnitts der Kühlwalze, angreifen.
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Es ist ferner möglich, dass das Mischelement drehbar an der Befestigung oder dem Befestigungsmittel angebracht ist.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass das Mischelement durch mehrere Federelemente von einer inneren Oberfläche des Kühlwalzenmantels beabstandet ist. Hierdurch wird sowohl die radiale Beweglichkeit des Mischelementes ermöglicht, als auch dafür Sorge getragen, dass das Mischelement die innere Oberfläche der Kühlwalze nicht berührt.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung kann eine Versorgungsleitung für das Kühlmedium, zum Beispiel Wasser, vorsehen, welches sowohl mit einem Endabschnitt der Kühlwalze, insbesondere mit einem Lagerzapfen der Kühlwalze, als auch mit einer Temperiereinheit und/oder mit einem Kühlmittelreservoir verbunden ist. Dabei kann der Lagerzapfen mit einer Drehdurchführung in Wirkverbindung stehen.
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In Fortführung des Erfindungsgedankens kann des Weiteren die Kühlwalze eine zylindrische Oberfläche und zwei Lagerzapfen umfassen, welche in gegenüberliegenden Seitenwänden, zum Beispiel Seitenwänden eines Kühlwalzenstandes oder eines Trockners, drehbar aufgenommen oder gelagert sind, wobei mindestens ein Lagerzapfen eine Durchführung für eine Befestigung oder für Befestigungsmittel des Mischelementes an einer Seitenwand aufweisen kann.
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Es kann ferner in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, die Kühlwalze als angetriebene Walze auszubilden, insbesondere einen Antrieb vorzusehen, welcher die Kühlwalze direkt oder über zumindest eine weitere Kühlwalze oder ein Getriebe, zum Beispiel ein Zahnradgetriebe oder Zahnriemengetriebe, antreibt.
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Durch den Einsatz eines Antriebs für die erfindungsgemäße Kühlwalze kann in vorteilhafter Weise sichergestellt werden, dass die Kühlwalze mit einer zum Bahntransport notwendigen Rotationsgeschwindigkeit rotiert, auch wenn durch das im Innenraum der Kühlwalze befindliche Mischelement ein erhöhter Rotationswiderstand erzeugt wird.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann eine Außenfläche der Kühlwalze zum Übertragen eines ölhaltigen und/oder wasserhaltigen und/oder silikonhaltigen Stoffes, zum Beispiel eines Feuchtmittels oder einer Silikonölemulsion, auf eine Materialbahn, insbesondere eine Papierbahn, vorgesehen sein.
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Des Weiteren kann ein Kühlwalzenstand, insbesondere ein einem Trockner direkt nachgeordneter oder in einen Trockner integrierter Kühlwalzenstand, sich durch wenigstens eine erfindungsgemäße Kühlwalze wie oben beschrieben auszeichnen.
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Ferner kann sich ein Trockner, insbesondere ein Heißlufttrockner und/oder ein Schwebetrockner, durch wenigstens eine erfindungsgemäße Kühlwalze wie oben beschrieben und/oder durch einen integrierten erfindungsgemäßen Kühlwalzenstand wie oben beschrieben auszeichnen.
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Des Weiteren kann sich eine Druckmaschine, insbesondere eine Rollenrotationsdruckmaschine oder eine Rollenrotationsoffsetdruckmaschine durch eine solche erfindungsgemäße Kühlwalze und/oder einen solchen erfindungsgemäßen Kühlwalzenstand und/oder einen solchen erfindungsgemäßen Trockner, wie diese oben beschrieben wurden, auszeichnen.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Kühlen einer Materialbahn, insbesondere einer Papierbahn, mit einer Kühlwalze, welche einen im Wesentlichen hohlen Innenraum aufweist, zeichnet sich durch den Verfahrensschritt des Mischens eines Kühlmediumstroms mit einem Mischelement aus, welches sich im Innenraum der Kühlwalze befindet, wobei das Mischelement senkrecht zu dem Kühlmediumstrom frei bewegbar ist.
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Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann in vorteilhafter Weise eine optimale Durchmischung des Kühlmediums erreicht und damit die gewünschte Abkühlung der Materialbahn bei allen Betriebsgeschwindigkeiten gewährleistet werden.
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Des Weiteren kann ein erfindungsgemäßes Verfahren das Erzeugen von Wirbeln oder Verwirbelungen in dem Kühlmittelstrom umfassen.
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In Fortführung des Erfindungsgedankens kann ein Verfahren zum Kühlen einer Materialbahn ferner das Verändern der Position, insbesondere der radialen Position bezüglich der Kühlwalzenachse, des Mischelementes von einer inneren Oberfläche des Kühlwalzenmantels umfassen.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass das Verfahren ein im Wesentlichen raumfüllendes Durchströmen des Innenraums der Kühlwalze mit dem Kühlmedium umfasst.
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Vorzugsweise kann das erfindungsgemäße Verfahren darüber hinaus auch das Antreiben, insbesondere das direkte Antreiben, der Kühlwalze, zum Beispiel mittels eines Antriebs, vorsehen.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben. In den Zeichnungen sind einander entsprechende Merkmale mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische Seitenansicht einer Rollenrotationsdruckmaschine mit vertikaler Bahnführung;
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2a eine schematische Längsschnittansicht einer erfindungsgemäßen Kühlwalze;
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2b eine schematische Längsschnittansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Kühlwalze;
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3a eine schematische Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Kühlwalze;
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3b eine schematische Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Kühlwalze, wobei sich das Mischelement in einer zentralen Position befindet;
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3c eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Kühlwalze, mit einem Mischelement, welches durch Federn positioniert wird;
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3d eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Kühlwalze mit Feuchtmittelauftrag.
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In 1 ist eine Rollenrotationsdruckmaschine 1 gezeigt, in welcher eine Materialbahn 2 verarbeitet wird, indem die Materialbahn 2 zunächst durch vier Druckwerke 4a–4d geführt und von diesen beidseitig vierfarbig bedruckt wird und im bedruckten Zustand einem Heißlufttrockner 6 mit einem Trocknerabschnitt 6a und einen in den Heißlufttrockner 6 integrierten Kühlwalzenstand 6b zugeführt wird. Die Materialbahn 2 wird in dem Trocknerabschnitt 6a von Düsenanordnung 8 schwebend geführt und mit erhitzter Blasluft beaufschlagt und in einem Übergangsbereich 10 dem Kühlwalzenstand 6b zugeführt, in welchem die Materialbahn 2 eine Vielzahl von Kühlwalzen 12 teilweise umschlingt. Die Materialbahn 2 durchläuft innerhalb des Kühlwalzenstandes 6b einen mäanderförmig ausgeprägten Bahnpfad, welcher vorzugsweise sich vorwiegend in vertikaler Richtung erstreckt, und kann nach Verlassen des Kühlwalzenstandes 6b einer Weiterverarbeitungseinrichtung, zum Beispiel einem Falzapparat, zugeführt werden.
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Wenigstens eine Kühlwalze 14 der Vielzahl von Kühlwalzen 12 des Kühlwalzenstandes 6b ist in erfindungsgemäßer Weise ausgebildet und soll in den folgenden Zeichnungen detaillierter dargestellt und mit Bezug auf diese Zeichnungen detaillierter beschrieben werden.
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In 2a ist die Kühlwalze 14 in einer schematischen Längsschnittansicht gezeigt und weist sowohl einen ersten Endabschnitt 16, bzw. einen ersten Lagerzapfen 16, als auch einen zweiten Endabschnitt 18, bzw. einen zweiten Lagerzapfen 18 auf, welche durch einen Zylindermantel 20 verbunden sind. Die Kühlwalze 14 ist mit ihrem ersten Endabschnitt in einem ersten Wälzlager 22 einer ersten Seitenwand 24 und mit ihrem zweiten Endabschnitt 18 in einem zweiten Wälzlager 26 einer zweiten Seitenwand 28 drehbar aufgenommen. Zum Antreiben der Kühlwalze 14 ist ein Antrieb 30, welcher mit dem zweiten Endabschnitt 18 der Kühlwalze in Antriebsverbindung steht, vorgesehen. Der Antrieb 30 kann dabei ein Motor, zum Beispiel ein Elektromotor, sein, der die Kühlwalze 14 direkt oder über einen Zahnriemen oder eine Kette antreibt. Es ist jedoch auch möglich, dass der Antrieb 13 in Form eines Getriebes verwirklicht ist, über welches die Kühlwalze 14 von einem nicht dargestellten Motor angetrieben wird.
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Im Innern der Kühlwalze ist ein Mischelement 32 angeordnet, welches über Befestigungsmittel 34 an dem ersten Endabschnitt 16 der Kühlwalze 14 und über Befestigungsmittel 36 an dem zweiten Endabschnitt 18 der Kühlwalze 14 befestigt ist. Die Befestigungsmittel 34 und 36 positionieren das Mischelement 32 bezüglich der axialen Richtung der Kühlwalze 14, erlauben jedoch durch ihre Flexibilität und/oder Dehnbarkeit eine Bewegung des Mischelementes 32 in radialer Richtung bezüglich der Achse der Kühlwalze 14 als auch in Umfangsrichtung bezüglich der Kühlwalze 14.
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Ein Kühlmittel oder Kühlmedium ist in einem Reservoir 44 bevorratet und kann dort von einer Kühleinrichtung 56 über einen Wärmtauscher 58 auf eine gewünschte Temperatur herabgekühlt werden. Von dem Reservoir 44 führt eine Zuführleitung 46 zu der ersten Seitenwand 24, welche eine Durchführung 40 aufweist und welche zu einer Durchführung 38 im ersten Endabschnitt 16 der Kühlwalze 14 führt. Das Kühlmedium kann somit von dem Reservoir 44 über die Zuführleitung 46 und die beiden Durchführungen 40 und 38 in den Innenraum 50 der Kühlwalze 14 gelangen und von dort durch eine weitere Durchführung 60 im zweiten Endabschnitt 18 der Kühlwalze 14 wieder aus der Kühlwalze herausgeführt werden. Durch diesen Aufbau kann ein Kühlmediumstrom, welcher die Kühlwalze 14 im Wesentlichen raumfüllend durchströmt, aufgebaut werden. Das Kühlmedium, welches die Kühlwalze 14 im Bereich des zweiten Endabschnitts 18 wieder verlässt, kann über eine nicht dargestellte Rückführleitung zu dem Reservoir 44 zurückgeleitet werden.
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In 2b ist eine schematische Längsschnittansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Kühlwalze 14 gezeigt, wobei das Mischelement 32 über eine Befestigung oder über Befestigungsmittel 34, welche durch die Durchführung 38 in dem ersten Endabschnitt 16 der Kühlwalze 14 führen, in axialer Richtung bezüglich der Rotationsachse der Kühlwalze 14 durch die Verbindung mit der ersten Seitenwand 24 positioniert ist. Ferner sind Befestigungsmittel 36 vorgesehen, durch welche das Mischelement 32 mit der zweiten Seitenwand 28 verbunden ist und welche ebenfalls zur axialen Positionierung des Mischelements 32 dienen.
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Weiterhin ist das Mischelement 32 durch die Befestigung mittels der Befestigungsmittel 34 und 36 von der Rotationsbewegung der Kühlwalze 14 entkoppelt und kann somit frei schwebend eine den Strömungsbedingungen im Innern 50 der Kühlwalze 14 entsprechende Position oder Gleichgewichtsposition einnehmen.
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Bezüglich des Antriebs 30 und der Rückführung von Kühlmedium zu dem Reservoir 44 gilt das Gleiche, was in Bezug auf die Ausführungsform von 2a gesagt wurde.
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Die in 2a und 2b gezeigten Ausführungsformen der Erfindung sind insbesondere bei Kühlwalzen mit einem geringen Durchmesser, zum Beispiel einem Durchmesser von weniger als 30 mm anwendbar und weisen vorzugsweise einen separaten Antrieb auf.
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In 3a ist eine schematische Querschnittsansicht IIIa-IIIa, welche der 2a oder 2b entnommen werden kann, gezeigt. Die Kühlwalze 14 weist einen Kühlwalzenmantel 20 auf, welcher einen im Wesentlichen hohlen Innenraum 50 umschließt. Durch die Rotation des Zylindermantels 20, dargestellt durch den Drehrichtungs-Pfeil 78, wird das die Kühlwalze 14 durchströmende Kühlmedium in Drehrichtung mitgerissen und durch das Mischelement 32 verwirbelt, sodass es zu einer Durchmischung des Kühlmediums und zu einer verbesserten Wärmeübertragung von dem Kühlwalzenmantel 20 auf das Kühlmedium im Innenraum 50 kommt.
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In 3b ist eine schematische Querschnittsansicht der Kühlwalze 14, wie sie auch in 3a gezeigt wurde, gezeigt, wobei das Mischelement 32 eine konzentrische Position im Zentrum der Kühlwalze 14 eingenommen hat. Insbesondere bei hohen oder extrem hohen Verarbeitungsgeschwindigkeiten der Druckmaschine kann das Mischelement 32 durch die Strömungsbedingungen im Innern 50 der Kühlwalze 14 eine zentrale Position einnehmen.
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Wie in 3c gezeigt, kann das Mischelement 32 auch durch Federelemente 80 von der inneren Oberfläche des Kühlwalzenmantels 20 der Kühlwalze 14 beabstandet werden, wobei die Federelemente 80 eine Bewegung des Mischelementes 32 sowohl in radialer Richtung als auch in Umfangsrichtung zulassen, jedoch verhindern, dass das Mischelement 32 die innere Oberfläche des Walzenmantels 20 kontaktiert.
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3d zeigt darüber hinaus eine weitere Ausführungsform der Erfindung in einer schematischen Querschnittsansicht, wobei die Kühlwalze 14 von einer Materialbahn 2 in einem Umschlingungsbereich 70 umschlungen wird. Die Oberfläche des Kühlwalzenmantels 20 steht mit einer Auftragswalze 74 in Verbindung, welche in eine Wanne 76 eintaucht. In der Wanne 76 ist ein Feuchtmittel oder eine Silikonölemulsion bevorratet, welche über die Auftragswalze 34 auf die Oberfläche 72 des Kühlwalzenmantels 20 gebracht wird und von dort zur Rückbefeuchtung der in dem Trockner 6 getrockneten Materialbahn 2 auf eine Seite der Materialbahn 2 aufgebracht wird. Im Inneren der Kühlwalze ist in erfindungsgemäßer Weise ein frei bewegliches Mischelement 32 angeordnet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rollenrotationsdruckmaschine
- 2
- Materialbahn
- 4a–4d
- Druckwerke
- 6
- Heißlufttrockner
- 6a
- Trocknerabschnitt
- 6b
- Kühlwalzenstand
- 8
- Düsenanordnung
- 10
- Übergangsbereich
- 12
- Vielzahl von Kühlwalzen
- 14
- Kühlwalze
- 16
- erster Endabschnitt
- 18
- zweiter Endabschnitt
- 20
- Zylindermantel
- 22
- erstes Wälzlager
- 24
- erste Seitenwand
- 26
- zweites Wälzlager
- 28
- zweite Seitenwand
- 30
- Antrieb
- 32
- Mischelement
- 34
- Befestigungsmittel
- 36
- Befestigungsmittel
- 38
- Durchführung
- 40
- Durchführung
- 44
- Reservoir
- 46
- Zuführleitung
- 50
- Innenraum der Kühlwalze
- 56
- Kühleinrichtung
- 58
- Wärmetauscher
- 60
- Durchführung
- 70
- Umschlingungsbereich
- 72
- Oberfläche
- 74
- Auftragswalze
- 76
- Wanne
- 78
- Drehrichtung
- 80
- Federelemente
