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ANWENDUNGSBEREICH DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft eine Walze gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Die
Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren gemäß dem
Oberbegriff von Anspruch 6.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin einen Bandkalander gemäß dem
Oberbegriff von Anspruch 11.
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STAND DER TECHNIK
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Bei
Bahnherstellungsmaschinen ist eine große Anzahl von Walzen
vorhanden, die sich unter Einwirkung der Last durchbiegen. Die Durchbiegung
beeinträchtigt den Betrieb der Maschine, weshalb versucht
wird, diese zu verringern. Das Problem der Durchbiegung wird umso
größer, je größer die Maschine
ist, d. h. je länger die Walze wird. Eine Möglichkeit
zur Verringerung der Durchbiegung besteht in der Vergrößerung
des Durchmessers der Walze, wodurch die Walze starrer wird. Durch
die Vergrößerung des Walzendurchmessers erhöhen
sich jedoch die Herstellungskosten der Walze und an vielen Standorten
ist die Vergrößerung des Walzendurchmessers aus
Platzgründen nicht möglich. Wenn es nicht möglich
ist, den Walzendurchmesser zu vergrößern, muss
die Walze auf andere Art starrer gemacht werden.
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In
der
FI-Patentveröffentlichung
5002 ist eine Walze beschrieben, bei der ein Außenmantel
und eine hohle oder geschlossene Innenwelle vorhanden sind. In der
Innenwelle ist ein Mittelteil vorhanden, dessen Außendurchmesser
größer als der Außendurchmesser der anderen
Teile der Innenwelle ist, wobei der Außenmantel durch Schrumpfen
in dem Mittelteil der Innenwelle kombiniert ist. Der Außenmantel
besteht aus zwei Rohren, die ein Innenende und ein Außenende
aufweisen. Der Innendurchmesser der Rohre ist größer
als an dem Punkt der Innenenden der Rohre im Vergleich zu dem anderen
Teil des Rohres, wodurch die Wanddicke der Rohre dünner
als an dem Punkt der Innenenden der Rohre ist. Der größere
Innendurchmesser der Innenenden der Rohre ist gleich dem Außendurchmesser
des Mittelteils der Innenwelle und die Gesamtlänge der
Abschnitte, die einen größeren Innendurchmesser
der Innenenden in Axialrichtung aufweisen, ist gleich der Länge
des Mittelteils, bei dem ein größerer Außendurchmesser
der Innenwelle in Axialrichtung verläuft. Die Innenenden
der Rohre sind so zusammengeschweißt, dass der Mittelteil
der Innenwelle zwischen den Ansätzen des ausgedünnten Teils
des Außenmantels zusammengepresst wird. Bei dieser Anordnung
werden also die Innenwelle und der Außenmantel miteinander
verbunden. Diese Konstruktion zielt auf eine Verringerung der Durchbiegung
der Walze ab, d. h. die Walze wird starrer gemacht.
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In
der
WO-Veröffentlichung
01/83884 wird ein Bandkalander beschrieben, bei dem ein
Metallband mittels Führungsrollen als Endlosschleife angeordnet
ist. Das Metallband ist weiterhin angeordnet, um durch einen Kalanderwalzenspalt
zwischen einer Belastungswalze und einer Gegendruckwalze hindurchzugehen.
Die Gegendruckwalze kann eine Thermowalze oder eine Polymerwalze
sein. Die Belastungswalze kann eine Schuhwalze oder eine Walze mit
einer harten Oberfläche sein, wobei gegen den Außenmantel
der Walze mit harter Oberfläche ein zusammendrückbares
Band in dem Walzenspalt anliegt.
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Bei
Anordnungen nach dem Stand der Technik wurde keine einfache Möglichkeit
zur Kompensation der Durchbiegung einer Presswalze in einem Kalander
oder einer Press- oder Bandführungsrolle in einem Bandkalander
beschrieben. So bedeutet zum Beispiel die Durchbiegung der Bandführungsrolle des
Bandkalanders von dem Mittelpunkt auf Grund der Belastung des Bandes,
dass das Metallband an den Kanten fest und von seinem Mittelpunkt
her locker ist, wobei das Metallband auf der Oberfläche
der Bandführungsrolle gleitet. Durch das Gleiten des Metallbandes
auf der Oberfläche der Band führungsrolle verschleißt
das Metallband, wodurch sich dessen Lebensdauer verkürzt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Walze, bei der die Durchbiegungskompensation auf
einfache Art implementiert ist.
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Die
kennzeichnenden Merkmale der Walze gemäß der vorliegenden
Erfindung sind in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 präsentiert.
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Die
kennzeichnenden Merkmale des Verfahrens gemäß der
vorliegenden Erfindung sind in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch
6 präsentiert.
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Die
kennzeichnenden Merkmale des Bandkalanders gemäß der
vorliegenden Erfindung sind in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch
11 präsentiert.
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Bei
der Walze gemäß der Erfindung ist eine Welle vorhanden,
die aus einem zylindrischen Mittelteil und Wellenzapfen an den Enden
des Mittelteils besteht. Die Welle ist mit ihren Wellenzapfen in
Endlagern drehbar gelagert. Der Mittelteil der Welle ist ballig
und oben auf dem Mittelteil der Welle ist ein zylindrischer Mantel
angebracht.
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Als
Ergebnis der Balligkeit des Mittelteils der Welle wird die Walze
gemäß der Erfindung durchbiegungskom pensiert.
In einer unbelasteten Situation ist die Innenfläche des
Mantels auf der Außenfläche des Mittelteils der
Welle im Mittelpunkt des Mittelteils angebracht, wobei jedoch an
den Enden des Mittelteils ein kleiner Spalt zwischen der Innenfläche
des Mantels und der Außenfläche des Mittelteils
der Welle vorhanden ist. Wenn der Walzenmantel von außerhalb
zum Beispiel von einer anderen Walze belastet wird, beginnt der
Mittelteil der Welle, sich von dem Mittelpunkt aus durchzubiegen,
wobei die Durchbiegung bei einer bestimmten Belastung derart groß ist, dass
die Innenfläche des Außenmantels für
die gesamte Bewegung schnell auf die Außenfläche
des Mittelteils der Welle kommt, wodurch die Außenfläche
des Mantels an dem Belastungspunkt gerade ist. Die Balligkeit der
Walze kann so bemessen sein, dass die Außenfläche
des Mantels unter gewünschten Belastungsbedingungen gerade
wird.
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Der
Bandkalander gemäß der Erfindung weist mindestens
zwei Bandführungsrollen, eine durch die Bandführungsrollen
geführte Metallbandschleife und eine Thermowalze außerhalb
der Metallbandschleife auf, wobei die Thermowalze und das Metallband
zwischen sich eine erweiterte Kalandrierzone ausbilden. Die mindestens
zwei Bandführungsrollen oder die Thermowalze oder beide
sind durchbiegungskompensierte Rollen.
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Die
Erfindung wird anschließend unter Bezugnahme auf die beigefügten
Figuren beschrieben, ohne die Erfindung ausschließlich
auf das in den Figuren Gezeigte zu begrenzen.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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In 1 ist
eine Walze gemäß der Erfindung dargestellt.
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In 2 ist
ein Bandkalander dargestellt, wobei die Walze gemäß der
Erfindung in unterschiedlichen Positionen verwendbar ist.
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BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In 1 ist
eine Walze gemäß der Erfindung schematisch dargestellt.
Die Walze weist eine Welle 12 auf, die aus einem zylindrischen
Mittelteil 12c und Endteilen 12a, 12b an
beiden Enden des Mittelteils 12c besteht. Der Mittelteil 12c der
Welle 12 ist ballig. Die Endteile 12a, 12b,
die als Wellenzapfen arbeiten, sind in Endlagern 13a, 13b lagermontiert.
Oben auf dem Mittelteil 12c der Welle 12 ist ein
zylindrischer Mantel 11 angebracht, der von seinen beiden
Enden mittels Endstücken 20a, 20b zu
den Enden des Mittelteils 12c der Welle 12 gelagert
ist. Jedes Endstück 20a, 20b ist mit
Schrauben 21b an den Enden des Mantels 11 befestigt.
Jedes Endstück 20a, 20b ist weiterhin
an dem Ende des Mantels 11 und dem Wellenzapfen 12b abgedichtet 31b.
Jedes Endstück 20a, 20b ist somit um
den Wellenzapfen 12a, 12b herum angebracht, so
dass die Anpassung eine kleine Radialbewegung zulässt.
Die Endstücke 20a, 20b bewegen sich in
einer Situation, in der eine Außenbelastung auf den Mantel 11 ausgeübt wird,
im Verhältnis zu den Wellenzapfen 12a, 12b leicht
radial entlang des Mantels 11.
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Durch
den ersten Wellenzapfen 12a der Welle 12 wird
ein erster Kanal 40 ausgebildet, der sich axial zu einer
Distanz von dem zweiten Endstück 20b erstreckt,
von wo aus er in mehrere Radialkanäle 41 auseinander
läuft. Diese Radialkanäle 41 öffnen
sich zu einem Raum zwischen dem Mittelteil 12c der Welle 12 und
dem Mantel 11. Durch den ersten Wellenzapfen 12a der
Welle 12 wird weiterhin ein zweiter Kanal 50 ausgebildet,
der den ersten Kanal 40 umgibt und sich axial innerhalb
des ersten Endstückes 20a an dem Punkt des zweiten
Wellenzapfens 12a erstreckt, wo er in Radialkanäle 51 auseinander
läuft. Außerdem öffnen sich diese Radialkanäle 51 zu
dem Raum zwischen dem Mittelteil 12c der Welle 12 und dem
Mantel 11. Es ist möglich, entlang des ersten Kanals 40 Öl
in den Raum zwischen dem Mittelteil 12c der Welle 12 und
dem Mantel 11 in der Nähe des zweiten Endstückes 20b zuzuführen,
von wo aus das Öl entlang von Nuten auf der Außenfläche
des Mittelteils 12c der Welle 12 in Richtung des
ersten Endstückes 20a geführt wird, von
wo aus es entlang des zweiten Kanals 50 aus der Walze hinausgeführt
wird. Der erste Kanal 40 kann aus einem Rohr bestehen. Anstatt
gerader oder spiralförmiger Nuten, die auf der Außenfläche
des Mittelteils 12c der Welle 12 ausgebildet sind,
ist es möglich, die Außenfläche des Mittelteils 12c der
Welle 12 mit geraden oder spiralförmigen Bronzestreifen
zu versehen. Zwischen den Bronzestreifen werden Nuten oder Kanäle
für Öl ausgebildet. Die Balligkeit des Mittelteils 12c der
Welle 12 kann dann mit maschineller Bearbeitung der Bronzestreifen
implementiert werden.
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Als
Ergebnis der Balligkeit des Mittelteils 12c der Welle 12 wird
die Walze gemäß der Erfindung durchbiegungskompensiert.
In einer unbelasteten Situation ist die Innenfläche des
Mantels 11 auf der Außenfläche des Mittelteils 12c der
Welle 12 im Mittelpunkt des Mittelteils 12c angebracht,
wobei jedoch an den Enden des Mittelteils 12c ein kleiner
Spalt zwischen der Innenfläche des Mantels 11 und
der Außenfläche des Mittelteils 12c der
Welle vorhanden ist. Wenn der Walzenmantel 11 von außerhalb
zum Beispiel von einer anderen Walze belastet wird, beginnt der
Mittelteil 12c der Welle 12, sich von dem Mittelpunkt
aus durchzubiegen, wobei die Durchbiegung bei einer bestimmten Belastung
derart groß ist, dass die Innenfläche des Außenmantels 11 für
die gesamte Bewegung auf der Außenfläche des Mittelteils 12c der
Welle 12 angebracht ist, wodurch die Außenfläche
des Mantels 11 an dem Belastungspunkt gerade ist. Die Balligkeit
der Walze kann so bemessen sein, dass die Außenfläche
der Walze 11 unter gewünschten Belastungsbedingungen
gerade wird.
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Die
in 1 veranschaulichte Walze kann als Thermowalze
in einem Kalander verwendet werden. Mittels der in der Innenwelle
und den Nuten auf dem Außenmantel des Mittelteils der Innenwelle
ausgebildeten Kanalanordnung kann ein Ölkreislauf in der
Walze angeordnet werden. Durch Verwendung von warmem Öl
kann der Mantel der Thermowalze auf eine gewünschte Temperatur
erwärmt werden. Die Anordnung gemäß der
Erfindung ist nicht ausschließlich auf eine Thermowalze
begrenzt, sondern kann in einer nicht beheizbaren Walze verwendet werden,
wobei die Kanalanordnung in diesem Fall nicht erforderlich ist.
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In 2 ist
ein Bandkalander dargestellt, bei welchem die Walze gemäß der
Erfindung in unterschiedlichen Positionen verwendbar ist. Der Anmelder
vermarktet den in der Figur dargestellten Bandkalander unter der
eingetragenen Marke ValZone. Der Bandkalander weist eine Metallbandschleife 140 auf, die
durch Führungsrollen bzw. -walzen 131, 132, 133 geführt
werden. Das Metallband 140 dreht eine erste Thermowalze 120,
die sich außerhalb der Metallbandschleife befindet, und
bildet einen erweiterten Kalanderwalzenspalt N1 mit der ersten Thermowalze 120 aus.
Die zwei untersten Führungsrollen 131, 132 der
Metallbandschleife 140 sind ebenfalls vorteilhafterweise
Thermowalzen, durch die das Metallband 140 erwärmt
wird. Innerhalb der Metallbandschleife 140 ist eine durchbiegungskompensierte
Sym-Walze 110 angebracht, wodurch das Metallband 140 gegen die
Thermowalze 120 belastet wird. Die Bahn W geht zwischen
dem Außenmantel der ersten Thermowalze 120 und
dem Metallband 140 hindurch. Mit einer solchen Anordnung
wird eine extrem lange Kalandrierzone N1 bereitgestellt, die vorteilhafterweise eine
Länge von einem Meter in Maschinenrichtung aufweist. Auf
Grund der langen Verweilzeit, der hohen Temperatur, übermäßiger
Vorbefeuchtung und niedrigem Walzenspaltdruck wird die Bahn W weichgemacht,
wodurch gute Glattheit und Bedruckbarkeit in der Bahn W ausgebildet
werden. Auch die Biegesteifigkeit und Masse der Bahn W bleiben gut.
Die Kalandrierwirkung wird auf Grund des warmen Metallbandes 140 auf
einer Seite der Bahn W und der warmen Thermowalze 120 auf
der gegenüberliegenden Seite der Bahn W gleichzeitig auf
beide Oberflächen der Bahn W ausgeübt. Die Kalandrierzone
N1 ist in drei Stufen unterteilt, d. h. eine Verarbeitungsstufe,
eine Kompressionsstufe und eine Fertigbearbeitungsstufe. Dadurch
ist die Wärmeübertragung in der Bahn W hierbei
sehr effizient, wodurch die Bahn W auf eine größere
Feuchtigkeit als normalerweise vor dem Kalander vorbefeuchtet werden
kann.
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In
dem Bandkalander gemäß 2 kann die Walze
gemäß der Erfindung als erste Thermowalze 120 oder
als die Führungsrolle bzw. -walze 131, 132, 133 des
Metallbandes 140 des Bandkalanders verwendet werden. Die
Walze gemäß der Erfindung kann natürlich
in unterschiedlichen Arten von Bandkalandern in ähnlichen
Positionen verwendet werden.
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Die
Temperatur der ersten Thermowalze 120 des Bandkalanders
und das in 2 dargestellte Metallband 140 können
auf Grund der langen Verweilzeit in dem Bereich von 150–200
Grad Celsius gehalten werden.
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Die
Walze gemäß der Erfindung kann auch in einer Presse
als zweite Walze des Presswalzenspaltes verwendet werden.
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Der
Mittelteil 12c der Welle 12 der Walze gemäß der
Erfindung kann hohl oder geschlossen sein.
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Bei
der Walze gemäß der Erfindung tritt leichtes Gleiten
zwischen der Außenfläche des Mittelteils der Welle
und der Innenfläche des Mantels auf, wobei dies jedoch
kein großes Problem darstellt. Der Mittelteil der Welle
und der Mantel ertragen diesen Verschleiß gut, ohne dass
daraus ein großes Problem entsteht. In einer Situation,
in der die Walze gemäß der Erfindung als Thermowalze
verwendet wird, schmiert Heizöl, welches zwischen der Außenfläche
des Mittelteils der Welle und der Innenfläche des Mantels
hindurchgeht, gleichzeitig die Oberflächen, so dass der
Verschleiß der Oberflächen klein bleibt. In einer
Situation, in der die Walze gemäß der Erfindung
keine Thermowalze ist, ist es möglich, eine geeignete Schmierung
zwischen der Außenfläche des Mittelteils der Welle
und der Innenfläche des Mantels anzuordnen, um den Verschleiß der
Oberflächen zu verringern.
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Die
Walze gemäß der Erfindung wird vorteilhafterweise
so hergestellt, dass die Welle aus Gusseisen und der Mantel aus
Baustahl bestehen. Das Metallband des Bandkalanders besteht vorteilhafterweise
aus dünnem Stahlwerkstoff mit 0,8 mm Dicke, der Zugbeanspruchung
gut aushält und dessen Oberflächeneigenschaften
den Oberflächeneigenschaften der Thermowalze entsprechen.
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Die
Erfindung wurde oben beispielhaft unter Bezugnahme auf die Figuren
der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die Erfindung
ist jedoch nicht auf das begrenzt, was in den Figuren präsentiert
ist, sondern die unterschiedlichen Ausführungsformen der
Erfindung können innerhalb des in den beigefügten
Ansprüchen definierten Erfindungsumfangs variieren.
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Zusammenfassung
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Eine
Walze weist eine Welle (12) auf, die aus einem zylindrischen
Mittelteil (12c) und einem Endteil (12a, 12b)
an jedem Ende des Mittelteils (12c) besteht, mittels welchem
die Welle (12) drehbar in Endlagern (13a, 13b)
lagermontiert ist. Oben auf dem Mittelteil (12c) der Welle
(12) ist ein Mantel (11) angebracht, der sich
entlang der Welle (12) dreht. Der Mittelteil (12c)
der Welle (12) ist ballig, wodurch die Walze durchbiegungskompensiert
wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - FI 5002 [0005]
- - WO 01/83884 [0006]