DE1602031A1

DE1602031A1 - Verfahren und Vorrichtung zu gleichmaessiger Belastung eines Walzenspaltes

Info

Publication number: DE1602031A1
Application number: DE1967B0092872
Authority: DE
Inventors: Dahl Carl Bernard; Justus Edgar J
Original assignee: Beloit Corp
Current assignee: Beloit Corp
Priority date: 1966-06-13
Filing date: 1967-06-06
Publication date: 1971-07-29
Also published as: PL69888B1; GB1163373A; SE332563B; ES342260A1; FR1539721A; FI55457B; DE1602031B2; NL6707917A; US3416435A; FI55457C

Description

PATENTANWALT

7 STUTTGART 1, MOSERSTRASSE 8 · TELEFON (0711) 244003

5. Juni 1967 - BE 221 -

Beloit Corporation, 1 St. Lawrence Avenue, Beloit Wisconsin, U.S. A.

Verfahren und Vorrichtung zur gleichmäßigen Belastung eines Walzenspaltes

Di· Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen einer Last, insbesondere auf eine einen Preßspalt bildende Vorrichtung, die einen Walzenmantel sowie Belastungsmittel in neuartigem Aufbau und Anordnung enthält, sowie auf ein Verfahren, um an einem Preß- oder Walzenspalt eine etwa gleichförmige Belastung zur Wirkung zu bringen.

Mit Bezug auf ein Anwendungsgebiet betrifft die Erfindung bestimmte Anordnungen und Verfahren, in denen ein Walzenmantel mit großem Durchmesser und großem Verhältniswert von Länge zu Durchmesser benutzt wird. Ein solcher Walzenmantel wird im Schleuderguß hergestellt und umfaßt eine aus legiertem Hartguß bestehende äußere Mantelschale, die auf einem zwei- bis viermal so großen Volumen von ursprünglich grauem Gußeisen sitzt und abgestützt ist, das man während des Schleudervorganges in mehreren getrennten, vorzugsweise zwei, Chargen oder Abschnitten in der Weise abgießt, daß der erste Abguß gegen den Innenumfang der aus Hartguß bestehenden Mantelschale trifft und dabei nur einen relativ geringen Anteil des Legierungsmaterials aus der Hartgußmantelschale herauswäscht. Das anfänglich graue Gußeisen erhält dabei eine geäderte oder melierte ("mottled") Metallstruktur, in der sich bestimmte harte aus den Legierungselementen resultierende Anteile befinden. Der zweite, hauptsächlich aus grauem Gußeisen bestehen* Abguß ist nunmehr wirksam daran gehindert, irgendeinen nennenswerten Anteil zur Erhärtung beitragenden Legierungsmateriils aufzunehmen, so daß dieser von örtlichen harten Stellen freie Graugufl die weiche innerste Mantelschale bildet, die sich leicht bearbeiten läßt und auf der die verschiedenen Lager- und Abstützmittel für den Walzenmantel besonders einfach befestigt werden können. Ein Vorteil eines solchen in drei Gußstufen hergestellten Walzenmantels wird darin gesehen, daß die harte und vergleichweise

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unnachgiebige äußere Hartgußschale in einem Zustand gleichzeitig wirkenden Axial- und Umfangsdruckes gehalten wird. Indem man die aus Hartguß bestehende äußere Mantelschale vor Zugbeanspruchungen schützt« wird bei Anwendung solcher Walzenmäntel als Druckwalzen die Lebensdauer beträchtlich verlängert.

Gemäß der Erfindung besteht eine Vorrichtung zur Bildung eines Preßspaltes aus einer ersten und einer zweiten Preßwalze. Die zweite Preßwalze enthält den zuvor beschriebenen Walzenmantel sowie mit verschiedenartigen an sich bekannten Einrichtungen, die dessen Durchbiegung verhindern. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine im wesentlichen gleichförmige Belastung längs des Preßspaltes unter Verwendung des vorbeschriebenen Walzenmantels und einer mit dem Druck ein- -? Strömungsmittels beaufschlagbaren Belastungsvorrichtung erzielt, die am Innenumfang des Walzenmantels angesetzt gegenüber dem Spalt wird, um diesen zu belasten, gleichzeitig den Innenumfang des Walzenmantels an der entgegengesetzten Stelle zu entlasten. Auf diese Weise erfährt der Walzenmantel während seiner Drehbewegung einen sehr schnell vor sich gehenden zyklischen Lastwechsel, jedoch gewährleisten die metallurgischen Eigenschaften des Walzenmantels sowie Art der Anbringung der Kräfte auf dessen äußere harte Schale während des periodischen Lastwechsels eine höhere Beanspruchung sowie verbesserte Anpassungsmöglichkeiten im Betrieb.

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Die Erfindung ist mit weiteren Merkmalen und Vorteilen nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Figur 1 eine schematische Ansicht eines in üblicher Weise drehbar gelagerten und abgestützten Walzenmantels nach der Erfindung,

Figur 2 einen Querschnitt längs der Linie H-II nach Figur 1, der in etwas vergrößertem Maßstab bezüglich Figur 1 das Verhältnis konzentrischen Mantelschalen darstellt,

Figur 3 einen vergrößerten abgebrochen dargestellten Längsschnitt durch den Walzenmantel längs der Linie IH-III in Figur 2,

Figur 4 eine schematische Seitenansicht einer Kaianderanordnung mit einem Walzenmantel in einem Druckbelastungsgerät nach der Erfindung,

Figur 5 in Seitenansicht zwei miteinander einen Preßspalt bildende, teilweise in Querschnitt dargestellte Walze,

Figur 6 im Aufriß zwei zusammenwirkende Preßwalzen in teilweise geschnittener Darstellung und

Figur 7 die bei der Anordnung nach Figur 6 auftretenden Kräfte und Belastungen in schaubildlicher Darstellung.

Die in Figur 1 gezeigte Anordnung'enthält einen Walzenmantel 11, der zur Ausführung einer Drehbewegung um seine Mittelachse C drehbar gelagert ist und eine axiale Länge L aufweist. An den beiden Enden sind mittels Schrauben B, B Seitenteile IjJ und 14

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mit angeformten Wellenzapfen 15 und 16 befestigt, die ihrerseits in schematisch angedeuteten Wälzlagern 17uid 18 auf Lagerböcken P, P abgestützt sind. Entsprechend Figur 2 enthält der Walzenmantel 11 eine (aus legiertem abgeschrecktem Gußeisen bestehende) Hartguß-Außenschale 11a, eine innere, niedrig oder legierte Grauguß-Mantelschale 11b und eine mittlere Mantelschale lic mit geänderter oder melierter Eisen-Metallstruktur. Die mittlere Schale lic ist über ihre gesamte Länge mit der gleich langen Außenmantelschale 11a und Innenmantelschale 11b durch intermetallische Bindungen lld und He verbunden. Gemäß Figur besitzt der Walzenmantel 11 einen Außendurchmesser D und eine Wandstärke H.

Für die erfindungsgemäß beabsichtigten Anwendungszwecke besitzt der im Schleudergußverfahren hergestellte Walzenmantel 11 beträchtliche Abmessungen, sowohl im Außendurchmesser D (der beispielsweise zwischen j5O und 120 bis 140 cm trägt) als auch in der Wandstärke R (die in Abhängigkeit vom Außendurchmessers D und Axiallänge L z.B. zwischen 5 und 15 cm oder 20 bis 30 cm betragen kann; die Wandstärke läßt sich durch in Verhältniswerten von l/lO bis 1/5 des Außendurchmessers D ausdrücken). Die Axialläng· entspricht z.B. den bei Papiermaschinen üblichen Querabraessungen, deren Minimalwert M etwa 250 cm und deren Maximalwert bei 1000 cm liegt. Die Werte für Durchmesser D und Länge L werden am besten im Verhältnis von Länge zu Durchmesser angegeben, das für jeden Anwendungsfall die entscheidende Kenn-

größe bildet und für praktische Fälle im Bereich zwischen 4 t 1 bis 15 ι 1 liegt.

Die hauptsächlichen chemischen Zusammensetzungen der einzelnen Schalen 11a, 11b und lic des Walzenmantels sind: die äußerste Mantelschale 11a enthält 1,4 bis 1,7 % Ni; 1,9 bis 2,2 % Cr, J>,6 bis 3*8 % Cj 0,4 bis 0,5 % Si. Der Rest besteht aus Pe und zufälligen Verunreinigungen. Die innerste Mantelschale 11b enthält weniger als 0,02 % Ni; weniger als 0,02 % Cr und zufälligen Verunreinigungen. Die mittlere Mantelschale lic besteht durchgehend aus einer gemaserten oder melierten Graugußeisenzusammensetzung und enthält im Durchschnitt mindestens 0,02 bis 0,05 # Ni, und mindestens 0,02 bis 0,05 % Cr. Der Rest besteht im wesentlichen aus der Graugußzusammensetzung für die innerste Mantelschale 11b. In der Praxis ist es im allgemeinen zweckmäßig, die beiden Abgüsse zur Herstellung der mittleren und inneren Mantelschalen lic bzw. 11b aus einer Gesamtcharge von GrauguBeisen vorzunehmen, die etwa das zwei- bis vierfache Volumen der für die äußerste Mantelschale bestimmten Hartgußlegierung umfaßt.

Aus Figur j5 geht hervor, daß die äußere Mantelschale 11a eine radiale Abmessung R₁, die Kombination der Wandstärken mittleren und Inneren Mantelabschnitte lic bzw. 11b die radiale Abmessung R, oder b aufweisen, während die kombinierte Wandstärke der

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äußeren Mantelschale und der metallischen Bindungsschicht lld mit a bezeichnet ist. Die Radialabmessung FU ist wesentlich größer dargestellt als R, j trotz der schematischen Darstellung gilt dieses Verhältnis im Prinzip auch für Praxis. Die beiden metallischen Bindungsschichten He und Hd sind Übertrieben dargestellt. An den Enden des gegossenen Walzenmantels kann man nach seiner maschinellen Bearbeitung und nach dem Polieren Faserstreifen oder Seigerungsstreifen im Bereich der metallurgischen Bindungen Hd und He erkennen.

Für die Herstellung des Walzenraantels 11 im Schleuderguß verwendet man eine geeignete bleibende Form mit einem metallischen Formkasten und einer darin befindlichen Formschlichte oder einen mit Formsand ausgekleideten Formkasten. Für den praktischen Gießvorgang wird eine mit Sand ausgekleidete Form verwendet, wobei man den Sand in Üblicher Weise einbringt und vor dem Abguß zum Trocknen erhitzt. Die hier zur Anwendung kommenden Gießtechniken sind im einzelnen in den US-Patentschriften 2 710 997 und 2 964 251 beschrieben. Die anfänglich geschmolzene Eisenlegierung, deren Zusammensetzung bei einer Gießpfannenprobe den für die äußere Mantelschale Ha angegebenen Werten entspricht, wird dann in die Form eingegossen. Die Form wird dabei so in Drehung versetzt, daß sich ein ringförmiger aus flüssigem Metall bestehender Körper mit etwa gleichbleibendem Radius R₁ bildet, den man dann relativ schnell ab-

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kühlen läßt. Die genannten Patentschriften enthalten den Vorschlag, daß der zweite Einguß noch durchgeführt wird, wenn das zunächst eingegossene Metall sich noch in einem plastischen oder teigigen Zustand befindet. Bei der Ausführung der Erfindung ist es jedoch wichtig, ein zu starkes Auswaschen der Legierungskomponenten durch den zweiten Einguß zu verhindern, weshalb man den ersten Einguß etwas langer abkühlt, als dies nach dem Stand der Technik üblich ist. In kleinen Mengen wird ein geeignetes Flußmittel auf die Innenfläche der Außenschale (an die Stelle L₁ nach Figuren 2 und j5) gebracht, wodurch eine bessere metallurgische Bindung lld zwischen den ersten und zweiten Abgüssen 11a bzw. lic entsteht.

Bei einem kennzeichnenden AusfUhrungsbeispiel werden etwa 4000 kg Metall im ersten Abguß lla und etwa 4000 kg Graugußeisen in der beschriebenen Weise im zweiten Abguß (entsprechend lic in Figur j5) verwendet. Der zweite Abguß oder die zweite Gießcharge besitzt in der Gießpfanne eine Zusammensetzung, die den zuvor für die innere Mantelschale 11b angegebenen Werten entspricht. Das Abgießen der zweiten Gießcharge zur Herstellung der mittleren Mantelschale Uc führt nicht nur bei der Bildung der metallurgischen Bindung an der Stelle Hd zu einem Wiederaufheizen der äußeren Schale, sondern auch zu einem Auswaschen eines bestimmten Anteils von Nickel- und Chromlegierungsbestandteilen aus der Hartgußlegierung, so daß die mittlere Mantelschale Uc eine gestreifte oder melierte Struktur erhält, in

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welcher der insgesamt aufzufindende Anteil an Nickel und Chrom mindestens mehr als Spurenbeträge im Bereich unterhalb von 0,02 % beträgt und unter Zugrundelegung von Erfahrungswerten wenigstens 0,02 bis 0,05 % Nickel und wenigstens 0,02 bis 0,05 % Chrom ausmacht. Die schematisch eingezeichnete Bindungszone lld besteht aus einer zusammenhängenden sehr dünnen Eisenschicht mit gemasertem oder meliertem Charakter, die funktionsmäßig als Ausdehnung des M«t äLlgefüges der äußeren Mantelschale 11a angesehen werden kann, die mit der Gefügeausdehnung der mittleren Mantelschale lic in der Weise verkettet, vermischt bzw, verschmolzen ist, daß das Vorhandensein dieser Vermischung der beiden Gefüge in Form von Faserstreifen an den polierten Stirnseiten der Walze sichtbar wird, was vermuten läßt, daß es sich tatsächlich um eine zusätzliche gemaserte oder melierte Eisenlegierung zwischen dem Innenumfang der Hartgußschale an der Stelle L₁ und dem Außenumfang der mittleren Mantelschale an der Stelle Lp handelt. Dieser Bereich hat eine bestimmte radiale Abmessung, die bei R₂ übertrieben dargestellt ist, jedoch ohne die sichtbaren Faserstreifen , die eine wahrnehmbare radiale Abmessung aufweisen. Ohne ins Detail zu gehen, liegt es nunmehr klar, daß zur Herstellung der inneren Mantelschale lib ebenfalls graues Gußeisen verwendet wird, nachdem die mittlere Schale oder der zweite Abguß Gelegenheit hatte, etwas länger als nach dem Stand der Technik üblich, abzukühlen. Beim dritten Abguß wird wiederum unter Anwendung eines Flußmittels die erwünschte metallurgische Bindung an der Stelle He unterstützt.

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Wenn der dreischalige Walzenmantel 11 gegossen und ausreichend abgekühlt ist, wird er aus der Sandform entfernt. Danach muß die Außenfläche bearbeitet werden, um eine glatte Preßfläche P (Figur 2 und 3) zu erzüen, sowie die Innenfläche, d.h. um den Innenumfang IP zu glätten. Das Graugußeisen der inneren Mantelschale 11b ist weich und läßt sich daher nicht nur zum Glätten des Innenumfanges IP sondern auch zur Vorbereitung beliebiger Anschlüsse oder Verbindungen bearbeiten, die evtl. für die Stirnteile zur Lagerung des Walzenmantels erforderlich sind. Aus diesem Grund können die Aufnahmebohrungen für die Schrauben B (Figur 1) in den inneren Mantelabschnitt 11b leicht eingearbeitet werden. Das für die Graugußabgüsse in Frage kommende beträchtliche zwei- bis viermal so große Volumen wie für die äußere Hartgußschale, das unter Zugrundelegung des vorgenannten Beispiels 4000 kg für die mittlere Mantelschale und annähernd 8000 kg Gußeisen für die innere Mantelschale 11b ausmacht, führt dazu, daß die aus legiertem Hartguß bestehende äußere Mantelschale 11a sicher abgestützt und unter Druckspannung gehalten wird. Die Hartgußlegierung wird beim Erstarren stark schrumpfen, und die beiden darauffolgenden Gußeisen-Abgüsse führen in beiden Fällen zur Bildung metallurgischer Bindungen, worauf dann bei aufeinanderfolgender kontinuierlicher Abkühlung, die nach Beendigung des größten SchrumpfVorganges in der Hartguß-Mantelschale 11a stattfindet, beträchtliche auf die Hartgußschale über die mittlere und äußere Schalen lic und 11b wirkende Druckspannungen entstehen, welche über dieBindungs-

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schichten lld und lie eingeleitet werden. Bei den auf die äußere Hartgußschale lla wirkenden Beanspruchungen handelt es sich nicht nur um Axialspannungen, sondern auch um Umfangsspannungen, so daß die äußere Mantelschale ihre Härte behalten kann und andererseits keinen Zugkräften ausgesetzt ist, wenn sie als ein lasttragendes Medium wirkt. Die aus Hartgußlegierung bestehende Mantelschale lla ist durch die tragende Oberfläche P für Preßvorgänge in einem Walzenspalt besonders geeignet, obwohl sie nicht das metallurgische Gefüge besitzt, um in ausreichendem Maße Zugbeanspruchungen standzuhalten. Die aufeinanderfolgenden drei Abgüsse führen deshalb zu einer äußerst erwünschten Druckvorspannung der äußeren Mantelschale lla.

In Figur 5 ist eine aus zwei Walzen bestehende mit einem Preßspalt oder Walzendurchlauf Anordnung dargestellt. Eine obere Walze 20 ist mit Beiastungseinrichtungen versehen, die schematisch durch den nach beiden Richtungen weisenden Pfeil A angedeutet sind. Zu diesem Zweck geeignete Belastungseinrichtungen können z.B. durch den Druck eines Strömungsmittels betätigte Membrane oder bewegliche Wände sein, die auf die Preßwalze abstützende Lager wirken. Nach Figur 4 stützt und trägt die unterste Walze HB eines Kalanders die darüber befindlichen Walzen 21, 22, 23, 24, 25, und 26. Es handelt sich dabei um eine typische Kaianderanordnung, bei der in dem mit der unteren Walze 11 B gebildeten Walzenspalt K-C ein Preßdruck aufgebracht wird. Nach Figur 5 bildet die untere Walze HC zusammen mit der obe-

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ren Walze 20 einen Preßspalt N längs der Spaltlinie NL₁-* die sich wie die Spaltlinie NL^ beim Spalt N-C nach Figur 4 quer zur Vorschubrichtung einer Maschine erstreckt und in Figuren 4 und 5daher nur als Funkt sichtbar ist.

Auch in Figur 6 verläuft die Spaltlinie NLg quer zur Vorschubrichtung der Maschine und ist entsprechend den nach unten weisenden Pfeilen belastet« die eine gleichmäßige verteilte» senkrecht zur Sialtlinie NLg zwischen einer oberen Preßwalze 30 und einer unteren Preßwalze 11 D wirkende Last darstellen sollen. Die obere Preßwalze 30 1st mit Wellenzapfen 31 und 32 versehen, die in Drehlagern 31 B und 32 B abgestützt sind. Die Lager sind über Belastungseinrichtungen PL belastet und leiten die Beanspruchung auf die Wellenzapfen Jl, 32 weiter, so daß sich eine gleichmäßige Verteilung der Last längs der Spaltlinie NLg ergibt. ■

Die untere Walze 11 D besteht,wie auch die Walzen 11 C und 11 B, aus dem im Zusammenhang mit dem Walzenmantel 11 C beschriebenen durch dreifachen Abguß erzielten Aufbau. Die Walze 11 D setzt sich zusammen aus einer legierten Hartgußmantelschale 11 Da, einer Inneren Graugußmantelschale 11 Db und einer mittleren aus gefasertem meliertem Gußelsen bestehenden Mantelschale 11 Do* Die untere Walze 11 D trägt an ihren Stirnenden mit Hülsen versehene Kopfstücke 38, 39, die auf Lagern 36 und 37 abgestützt sind, welche auf Wellenzapfen 34 und 35 sitzen. Letztere sind

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an einer Drehbewegung gehindert, "erstrecken sich in die untere Walze HD und enthalten Einrichtungen, um wahlweise über ein Strömungsmittel einen Druck auszuüben, in der gleichen Weise, wie dies «nematisch im Querschnitt für die Walze HB in Figur 4 gezeigt ist. Der Mantel der Walze 116 ist auf einem Walzenkern C-4 drehbar gelagert, an dem sich Dichtungen S-4 und S-4a befinden, welche eine Abdichtung zwischen dem Kern c-4 und dem Innenumfang des Walzenmantels 11* gewährleisten. Dadurch ist eine Druckzone PP-A für den Druck eines Strömungsmediums abgedichtet, der gegen die Innenwand des Walzenmantels 11* wirkt, und zwar unmittelbar gegenüber der Spältlinie NL₁, nach Figur 4. Nach Figur 6 ist der mitFP bezeichnete Druck eines Strömungsmittels durch die mit unterbrochenen Linien eingetragenen Pfeile angedeutet, der gegen den inneren Umfang HDb entgegengesetzt dem durch die mit ausgezogenen Linien eingezeichneten nach unten gerichteten Pfeile angedeuteten Druck wirkt. Die in Figuren 4 und 6 für die Walzen HB xma HD dargestellten Anordnungen dnd in der britischen Patentschrift 641 466 enthalten.

Im Gegensatz dazu enthält der drelsehälige Walzenmantel Il^f* der Walze HC nach Figur 5 einen stationären Kern S-5* der eine axial verlaufende und sieh im wesentlichen über ctie gesamte Länge der Spaltlinie NLj. erstreckende Nut S*5 aufweist» In der Längsnut befindet sich ain Kolben mit vergl©lehbarer Länge .. «nö einem an der Stella P-5 angegebenen Querschnitt» der van unten divröh die■■ Druckkammer -FPHS am Boden dar Mnspmrfe S»5

belastet wird und gegen einen gleichlangen freien Schwenklageretab R-5 drückt, auf dem ein Druckschuh RS-5 schwenkbar gelagert ist, der mit einer starren Oberfläche dem Innenumfang des Walzenmantels ll^!t zugekehrt ist. Der Druckschuh ist so ausgebildet, daß er einen Ölfilm festhält oder einen hydraulischen Keil in einem Ölfilm erzeugt, über den die Drucklast auf die Innenwand des Walzenmantels übertragen wird. Die Einzelheiten* dieser Anordnung sind näher in der deutschen Patentanmeldung B 80 188 VHIb/$5d beschrieben, auf die hier besonders Bezug genommen wird.

Wie das Belastungsschaubild nach Figur 7 zeigt, ruht die aus legiertem Hartguß bestehende äußere Mantelschale HEa auf der inneren Grauguß-Mantelschale 11 E'(welche die vorbeschriebenen mittleren und inneren Mantelschalen lic bzw. 11b kennzeichnen soll). Die durch die entgegengerichtete Pfeile CL angedeutete Druckbeanspruchung entsteht zunächst beim Abkühlen der mittleren und Inneren Mantelschalen nach deren Abgießen. Dieser AbkiihlungsVorgang findet wenigstens noch teilweise statt, nachdem der größteAftteil der "Schrumpfung und Abkühlung der Hartmetall -Mantslschale 11 Ea beendet ist. Die äußere Mantelsehale wird somit; durch das Material Ii E* der mittleren und inneren Schalena das ©In erhebliches Volumen besitzt, unfegi· Druck: gehalten* Die in Unjfangsrlchtung wirkende Druckspannung geht auf dia gleichen Ursachen aurüek« Wenn an einer üVellah 'ca-g Stell© IjI. selbst nur kurzssltlg ©ine~ X»ast •auf^ubFin-göi-i könnta alsh lsi der Haffcgaöiaaiitsl-Böhals slna nie üb-12-3

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einstellen, die durch die unterbrochene Linie an der Stelle HE¹ a eingezeichnet ist. Diese meßbare oder wahrnehmbare Durchbiejtng der äußeren Mantelschale HEa würde eine wenigstens theoretische axiale Abmessungszunähme hervorrufen. Wichtigste Aufgabe des großen Volumens der mittleren und Inneren Mantelschalen und der daraus resultierenden Mächtigkeit oder Festigkeit des weicheren Materials des Mantelabschnittes HE^f besteht darin, die äußere Hartgußmantelsohale 11Ea dauernd unter Druckbeanspruchung CL zu halten, damit wenigstens eine erste oder anfängliche Durchbiegung der erläuterten Art vorzugsweise nur durch einen geringen Aufteil der Druckbeanspruchung ( oder -vorwärmung) kompensiert wird und keine ven Zugbeanspruchung der äußeren Mantelschale bewirkt.

Wenn der Druck des Strömungsmittels ausreicht, um eine Durchbiegung nach unten entsprechend dem Belastungsschaubild nach Figur 7 zu korrigieren, so würde eine nach oben gerichtete Durchbiegung entstehen, falls die obere Belastungseinrichtung, die gegen die Spaltlinie NL„ drückt, kurzzeitig ausfallen sollte. Damit könnte eine nach oben gerichtete Durchbiegung in wahrnehmbarem Ausmaß in der äußeren Mantelschale 11Ea längs der Spaltlinie NL₇ auftreten; jedoch ist das Bestreben in Richtung zu einer solchen Durchbiegung wieder nur insoweit vorhanden oder " so groß, als ein Anteil der Druckvorspannung der äußeren Hartguß-Mantelsohale 11Ea kompensiert wird und eine Beanspruchung auf Zug nicht zu befürchten ist. Man erkennt ferner, daß die entlang der Walzenspaltlinie NL₇ entgegengesetzt wirkende Be-

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lastungen erheblich sind, während Belastungen im gegenüberliegenden Bereich des Walzenmantels oder in einem begrenzten Umfangsabschnitt fast vollständig fehlen, wenn irgendeine der vorbeschriebenen mit dem Druck eines Strömungsmediums arbeitenden Belastungseinrichtungen verwendet werden. Das bedeutet, daß der Walzenmantel bei seiner Drehbewegung in Bereich der Walzenspaltlinie NL„ beträchtlichen entgegengesetzt wirkenden Kräften ausgesetzt ist (von denen jede Kraft allein ausreichen würde, in dem Walzenmantel eine bestimmte Durchbiegung hervorzurufen, wogegen die vorhandenen entgegengesetzt wirkenden Kräfte eine solche Durchbiegung auf einem Kletetwert halten) . Die Unterseite des Walzenmantels 1st demgegenüber von nennenswerten Beanspruchungen frei. Es entsteht somit eine andauernde periodische Beanspruchungsumkehr oder ein Lastwechsel. Durch Verwendung der vorbeschriebenen Anordnung und des dieser Anordnung zugehörenden Walzenmantelaufbaues, insbesondere mit dem Merkmal, daß die aus legiertem Hartguß bestehende äußere Walzenschale unter einer beträchtlichen Druckvorspannung steht, ist es möglich, die Walze für längere Zeitdauer diesen starken zyklischen Beanspruchungs- oder Lastwechseln auszusetzen, ohne daß im Inneren der Walze irgendwelche metallurgischen Veränderungen und/oder unerwünschte physische Polgen auftreten.

Außer der beschriebenen sind auch noch andere Einrichtungen zur Verhinderung von Walzen-Durchbiegungen bekannt, die sich vorteilhaft bei einem erfindungsgemäßen Walzenmantel in einem

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unter Last stehenden Wabenspalt in einem Kalander oder ähnlichen Maschine verwenden lassen. Die möglichen und beabsichtigten Anwendungsgebiete sind zu zahlreich, um sie im einzelnen hier beschreiben zu können, jedoch lassen sich diese unter Bezugnahme auf Vorveröffentlichungen angeben, die sich auf Maschinen oder Masehinenausrüstungen unter Verwendung von Walzenmänteln beziehen, denen ihre Durchbiegung verhindernde Einrichtungen zugeordnet sind. Diese VorVeröffentlichungen haben Probleme der Korrektur der Durchbiegung von Walzenmänteln zum Inhalt, die man gelöst hat durch innere und/oder äußere Verstärkung, durch innere Füllungen, durch innere und/oder äußere Anwendung von Kräften Innerhalb ganz bestimmter Arbeitsbereiche oder -punkte und/oder über die Anwendung von Kräftepaaren. In diesem Zusammehang wird auf folgende US-Patentschriften hingewiesen*

3 111 O8l (Westbrook) 3 097 590 (Justus)

3 097 591 3 060 843 3 098 284 3 119 324 3 106 153 3 103 875 3 082 685 3 019 511

2 985 100

3 001 580 2 850 952 2 648 122 2 651 241 2 65I 103 2 993 432

Justus)

Moore and Hart)

Hornbostel)

Justus)

Westbrook)

Moore)

Hornbostel)

Beachlöf)

Hornbostel

Youngehild

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Claims

Dipl.-ing. WILFRID RAEC. PATENTANWALT 16U2031 7 STUTTGART 1, MOSERSTRASSE 8 · TELEFON (0711) 244003 Beloit Corporation Beloit Wisconsin, USA 5. Juni 1967 - BE 221 - Patentansprüche

1. Verfahren zum Aufbringen einer gleichförmigen Druckbelastung längs eines Walzendurchlaufes oder einer Walzenspaltlinie, die sich quer zu einer in Längsrichtungbewegten Materialbahn erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfang eines belastbaren rotierenden Walzenmantels (11) gegen die Materialbahn gedrückt wird, daß die Umfangsgeschwindigkeit des Walzenmantels etwa gleich der Längsgeschwindigkeit der Materialbahn gehalten wird, daß eine umfangsmäßig begrenzte Fläche der Innenwandung des Walzenmantels gegenüber der querverlaufenden Belastungen oder Spaltlinie (NL) etwa gleichförmigem Druck (FP) eines Strömungsmediums ausgesetzt und gleichzeitig die gegenüberliegende Seite des Innenumfangs entlastet wird, so daß schnelle zyklische Beanspruchungs- oder Lastwechsel in dem Walzenmantel auftreten, der aus einer äußeren niedrig legierten Weißguß- oder Hartguß-Mantelschale (lla), einer inneren im wesentlichen unlegierten Grauguß-Mantelschale (lib) und einer mittleren aus gestreiftem, meliertem Gußeisen bestehenden Mantelschale (lic) besteht, die Jeweils gleichbleibende radiale Abmessungen und in Axialrichtung das gleiche Gefüge aufweisen, wobei das melierte Gußeisen (lic) metallurgisch mit der inneen und äußeren Mantelschale

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(11a, lib) verbunden (lld, lie) ist und die Haitguß-Mantelschale während der steilen Lastumkehr unter solchen Axial- und Umfangsdruckspannungen hält, daß der gleichmäßige Gefügeaufbau und die Widerstandsfähigkeit vollständig erhalten bleiben, selbst wenn der Walzenmantel mit entgegenwirkenden Kräften belastet wird, die einzeln ausreichen würden, um eine beträchtliche Durchbiegung seiner Mittelachse hervorzurufen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß das Material der äußeren Walzen-Mantelschale (lla)

1,4 bis 1,7 % Ni,

1,9 bis 2,2 % Cr,

3,6 bis 3,8 % C,

0,4 bis 0,5 % Si und als Rest Fe mit

zufälligen Verunreinigungen enthält,

die innere Mantelschale (lib)

weniger als 0,02 % Ni,

weniger als 0,02 % Cr,

3,0 bis 3,5 # C,

2,0 bfe 2,9 % Si und als Rest Fe mit

zufälligen Verunreinigungen enthält

und die mittlere Mantelschale (lic)

aus einer gestreiftes oder meliertes -* Gußeisen enthaltenden Zusammensetzung ^ besteht, die im Durchschnitt _x wenigstens 0,02 bis 0,05 % Ni, ο wenigstens 0,02 bis 0,05 % Cr und als ^ Rest die gleiche Graugußzusammensetzung

wie die innere Mantelschale enthält.

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3. Verfahren SiAQh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gleichmäßige Strömungemitteldruck (FF) direkt auf den Innenunifang des Walzenmantel* (11) aufgebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gleichförmige Druck (PP) mit Hilfe «ines hydraulischen Keileß in einen imkonpreselblen Mediun erzeugt wird, daß zwischen der rotierenden Innenwand de« WalEeraaantele bzw. der inneren Mantel* schale und einer starren Las tauf nähme fläche gedruckt wird, die an den Innenumfang dee Walzenmantels anliegt und sich relativ zu dieser bewegt.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 4, nämlich zur Druckbelastung einer in Längsrichtung bewegten Materialbahn längs tines sieh quer dazu erstreckenden Spaltes,der gebildet ist »us einen treten quer verlaufenden Sauteil «it einer fliehe zur Übertragung einer gleichförmigen senkrecht iu der Spaltlinie stehenden tast und «us einen «weiten querverlaufenden Bauteil, der Einrichtungen *ur Verhinderung seiner Querdurohbiegung sowie einen rotierenden ValcetMantel ait «ine« groSen Verhältnis ron Lttnge eu Durchmesser aufweist, dadurch gekennielehnet, dai *ie öurehbiegueg vefhin4«mden Sinriehtungen (ϊ.Β. PP-5# P-Si Ä*5# RS-5 in Figur ?) den Waliennantel |tl^lf| gekuppelt sind, un eine

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Last längs des Walzenspaltes aufnimmt, wobei gleichzeitig der gegenüberliegende Umfangsbereich des Walzenmantels über die Axial länge gleichmäßig entlastet wird, so daß in dem rotierenden walzenmantel ein schneller gykliseher Lastweehsel auftritt, und daß der Walzenmantel mehrere konzentrische integral miteinander verbundene Schalen aufweist« nämlich eine äußere legierte Hartguß-Mantelachale (lla), eine innere, aus weichem niedrig legiertem Grauguß bestehende Mantelschale CHb) und eine mittlere aus meliertem Gußeisen bestehende Mantelschale file), die eine sich in Axialrichtung gleichlang erstreckende kräftige metallische Bindung (lld, lie) zwischen der äußeren und inneren Mantelschale bewirkt, wobei sämtliche Hantelschalen für sieh gleiche Radial- und Axialabmessungen besitzen, die innere und mittlere Wanteleehale ein Gesamtvolumen von zwei- bis viermal dem Volumen der äußeren Hantelschale aufweisen und die äußere Mantels chale während der zyklischen Lastumkehr beträchtlichen Axial- und Umfangadruokqannung ausgesetzt bleibt, so daß die Wideratandseigenschaften des Walzenmantels während der Lastwechsel vollständig erhalten bleiben.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5* dadurch ge kennzeichnet, daß die die Durchbiegung verhindernden Einrichtungen (z.B. PP-A in Figur 4) Kittel (S-4, S-4a) enthält, um einen gleichförmigen Strömungsmitteldruck längs einer umfangsmäßig begrenzten Fläche an der Innenwand des Walzenmantels aufrechtzuerhalten, und zwar in der gleichen axialen Länge wie der Walzenspalt, wähend dieser

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Druck von eiern diametral gegenüberliegenden Urafangsbereich ferngehalten ist. ■

7, Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Strömungsmitteldruck ein länglicher biegsamer Bauteil (RS-5) beaufschlagt ist* der mit einer harten Oberfläche dem Innenumfang des Walzenmantels (ZX¹*) gegenübersteht und über einen Ölfilm auf dieser harten Oberfläche den Walzenmantel gleichmäßig indirekt belastet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Radialabmessung (Wandstärke) (H) des Walzenmantels (11) I/3 bis 1/10 des Außendurchrnessers (D) beträgt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet« daß die äußere Mantelschale (Ua) 1,4 bis 1,7 % Ni,

1,9 bis 2,2 % Cr,

3,6 bis 3,8 # C,

0,4 bis 0,5 % Si

sowie als Rest Fe mit zufälligen

Verunreinigungen enthält,

die innere Mantelschale (lib)

weniger als 0,02 % Ni,

weniger als 0,02 % Cr,

3,0 bis 3,5 % C,

2,0 bis 2,9 $ Si

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und al« Rest Fe mit zufälligen Verunreinigungen enthalt und die mittlere Vfalzensehale (lie) ein durchgehend aus meliertem UuSeitfsen bestehendes Material alt der Zusammensetzung von

wenigstens 0,02 bis 0,05 * Ni, wenigstens 0,02 bis 0,05 Ji Cr

und als Eest Grauguß in der gleichen Zusammensetzung wie die innere Mantelschale enthält.