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Walze zur Druckbehandlung flächiger Materialien Die Erfindung betrifft
eine Walze zur gleichmässigen Druckbehandlung flachiger Materialien, z,B, Folien,
Papier- oder Gewebebahnen, wobei die Walze einen Walzenkern, einen dazu koaxialen
zylindrischen Walzenmantel und dazwischen angeordnete, mit Druckmedium füllbare
Blähkörper besitzt.
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Bei der Druckbehandlung von flächigen Materialien mittels Walzen,
bei welcher die Druckkräfte über die beidseitigen Lagerzapfen einer Walze auf die
zu behandelnden Materia--lien übertragen werden, ist es unvermeidlich, dass sich
die Walzen zwischen ihren Lagern etwas durchbiegen. Obwohl diese Durchbiegung nur
von geringer Höhe ist, entsteht dadurch ein ungleichmässiger Behandlungseffekt auf
der zu bearbeitenden Ware. Bei bisher bekannten Walzen versucht man die Durchbiegung
dadurch auszugleichen, dass innerhalb des drehbaren, zylindrischen Walzenmåntels
ein feststehender Kern angeordnet ist und im Zwischenraum zwischen beiden nach der
Druckseite hin eine Elüssgikeit eingefüllt ist, die eine gleichmässige Druckbelastung
des Waleenmantels während der Behandlung gewährleisten soll Bei dieser Anordnung
wird
das Flüssigkeitsvolumen durch Dichtungselemente abgeschlossen
Diese Dichtungselemente werden aber durch die Relativdrehung zwischen Walzenkern
und Walzenmantel stark beansprucht, was einen hohen Verschleiss zur Folge hat und
Leckverluste der Druckflüssigkeit nicht ganz ausschliesst.
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Um die Leckverluste auszugleichen, ist ein Pumpenaggregat erforderlich,
welches mittels aufwendiger Steuermit-tel den Betriebszustand der Walze gewährleisten
soll. Die Betriebssicherheit dieser bekannten Salzen ist unzureichend, die Ausfahrung
kompliziert und teuer, weiter erfordern die reibenden Dichtungselemente grosse Antriebskräfte
fitr die Walze Andere bekannte Walzen ersetzen die Dichtungselemente dadurch, dass
sie die Druckflüssigkeit in einen biegsamen Blähkörper einschliessen. Da aber weiterhin
eine Relativdrehung zwischen dem Walzenkern und dem den Druck auf das zu behandelnde
Material übertragenden Walzenmantel besteht, wird der dazwischenliegende Blähkörper
stark gewalkt, was zusätzliche Antriebsenergie für die 7zal9 nötig macht und auch
in diesem fall den Blähkörpereinem starken Verschleiss aussetzt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Walze der eingangs
bezeichneten Art zu schaffen, deren Ausgleichsvorrichrung für die Walzenbiegung
praktisch keinen zusätzlichen
Antriebsaufwand für die Walze erforderlich
macht und eine lnnDe Lebensdauer gewährleistet. Erfindungsgemäss wird dies dadurch
erreicht1 dass die Blähkörper als-verschliessbare, den Walzenkern umgebende Kammern
ausgebildet und dass der Mantel und der Kern der Walze gleichsinnig und praktisch
mit gleicher Winkelgeschwindigkeit drehbar sind. Da nun zwischen dem Walzenkern
und dem Walzenmantel eine nennenswerte Relativdrehung auftritt, ist auch die Beanspruchung-und
damit der Verschleiss des Blähkörpermaterials gering. Für die Druckbehandlung flächiger
Materialien ist es ausreichend, indem dafür erforderlichen Walzenpaar nur eine der
beiden Walzen entsprechend der Erfindung auszubilden und fur die andere eine konventionelle
Stahlwalze vorzusehen, da das flüssige oder gasförmige Druckmedium der Blähkörper
eine Anpassung der Walzenoberfläche an die durchgebogene konventionelle Walze ermöglicht
und trotzdem eine gleichmässige Druckverteilung entlang der achsenparallelen Wirknngslinie
an den druckausübenden Oberseiten beider Walzen gewährleistet.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Kammern der Blähkörper
über vorzugsweise absperrbare Leitungen mindestens teilweise untereinander verbunden
und stehen mit der Walzenaussenseite in Verbindung. äber diese Leitungen können
die
Blähkörper von aussen mit einem für die vorzunehmende Behandlung
geeigneten Druck gefüllt werden. Dabei können für bestimmte Blähkörper separate
Leitungen vorgesehen sein, so dass diese Blähkörper mit Druckmedium von einem bestimmten,
vom Druck in den ande t Bl;hkörpern abweichenden können) Druck gefüllt werden .Auf
diese Weise kann der Oberflache der Walze eine bestimmte, z.B. in der Mitte gebachte
Form gegeben werden, damit der von der Walzenmitte ausgeübte Druck auf das zu behandelnde
Material grösser als in den Seitenbereichen ist. Dies kommt etwa dann in Frage,
wenn eine nasse Gewebebahn in der Mitte mehr entwässert werden soll als in ihren
randnahen Bereichen.
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Zweckmps>igerweise sind die Kammern aus biegsamem, im wesentlichen
undehnbarem Material hergestellt, damit sie bei Druckbelastung nicht durch Volumenvergrösserung
ihren Eigendruck vermindern und so einen unkontrollierten Behandlungseffekt ihrer
Walze bewirken.
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In Weiterbildung der Erfindung sind die Blähkörper unter Druckbelastung
in ihrem zum druckausübenden Bereich entfernten Bereich gegenüber der Innenseite
des Walzenmantels berührungsfrei ausgebildet. Die Blähkörper, welche in diesem Fall
nur im druckausübenden Bereich beider, gegeneinander gepresster Walzen am Walzenkern
und dem Walzenmantel anliegen, belassen dem Walzenmantel in Richtung senkrecht zur
Achse genügend Biegsamkeit dass er sich an jede noch so starke
Durchbiegung
der Gegenwalze anpassen kann. Würde man die Blähkörper entlang ihrer-ganzen Länge
stramm zwischen Walzenkern und Walzenmantel anliegend ausbilden, ergäbe sich dadurch
eine Versteifung des Walzenmantels, dessen Biegsamkeit und Anpassbarkeit dadurch
vermindert wäreO Nach einem Ausführungsbeispiel sind die Blähkörper als ringförmige
Schläuche ausgebildet. Diese Schläuche können jeder für sich durch eine getrennte
Leitunci von aussen mit Drückmedium gefüllt werden. Im allgemeinen wird man aber
mehrere Schläuche an eine gemeinsame Leitung anschliessen und nur die Schläuche
bestimmter Lage, z.B. in der Walzenmitte, mit einer getrennten Leitung versehen,
durch welche sie von aussen mit einem gegenüber den anderen Schläuchen hören oder
niedrigeren Druck beaufschlagt werden können.
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Ein anderes, vorteilhaftes Ausführunvsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet,
dass die Blähkörper als etwa achsenparallele, schmale, absperrbare Kammern ausgebildet
sind. Bei der Druckbehandlung von Warenbahnen durch die erfindungsgemässe Walze
kommt in jedem Augenblick entlang der Berührungslinie zwischen beiden aufeinandergepressten
Walzen jeweils eine bestimmte Kammer unter Druck. Ist infolge von Burchbiegungen
die Druckverteilung auf die Kammer zunächst ungleichmässig, so gleicht sie sich
doch durch Verformen der Kammer sofort aus, so dass ein längs der Kammer gleichmässiger
Druck herrscht. Der
gleichriässige Druck in der Ka:i'-er bedeutet
aber gleichzeitig, dass auch das zu behandelnde Material zwischen beiden Walzen
über seine ganze, gewalzte Freite mit einem gleichmässigen Druck' belastet wird
Es ist zweckmässig, dass der Walzenkern von einem Blähkörper zylindermantelförmig
uneben ist, der mit radial und achsenparallel verlaufenden, den Blähkörper in Kammern
unterteilenden Winden versehen auzgebildet ist. Auf diene Weise können die Kairunern
leicht mit beliebi-er, in Umfangrichtung der Walze gemessener Breite ausgeführt
und damit an unterschiedliche Behandlungsaufgaben für die Walze angepasst werden.
Wie bereits zuvor beschrieben, können auch diese Kammern über verschliessbare Leitungen
mit der Walzenaussenseite in Verbindung stehen und mit Druckmedi von wechselndem
Druck gefüllt werden.
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Die Walze ist mit ihreh erfindungswesentlichen Einzelheiten in der
Zeichnung dargeste4-lt. Es zeigt: Fig. 1 ein Walzenpaar, die eine Walze längsgeschnitten,
die andere in Ansicht, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1, Fig.
3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Walze teilweise im längsschnittS Fig. 4
einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3 Fig. 5 ein drittes Ausfünnungsbeispiel
einer teilweise im Längsschnitt gezeigten Walze, Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie
VI-VI in Fig. 5 und
Fig. 7 ein viertes Walzenbeispiel im Schnitt
ähnlich Fig. 6.
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Die Walzen 20 und 21 nach Fig. 1 und 2 bestehen aus einem Walzenkern
1, den Walzenkern 1 umgebenden, ringförmigen Blähkörpern 2 und einem zum Walzenkern
1 etwa koaxialen Walzenmantel 3, desEen Aussenseite mit einem Gummiüberzug 4 versehen
ist.
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Der Walzenmantel 3 ist aufgrund des gewählten Materials, z.X.
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Stahl, und seiner Stärke genügend elastisch, um unter Einwirkung von
aussen und/oder von den Blähkörpern 2 her sich etwas verbiegen zu können.
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Lagerzapfen 5 an beiden Enden des Walzenkerns 1 dienen zur Lagerung
jeder Walze; die Lagerung, die in bekannter Weise ausgeführt sein kann, ist reicht
dargestellt. Weggelassen ist auch der Antrieb der Walzen, die sich gegensinnig drehen
können; dabei genügt es, wenn eine Walze 20 angetrieben und die andere Walze 21
durch Reibung mitgenommen wird.
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Zur Druckbehandlung von flächigen Materialien, z.B. ton Folien oder
Gewebebahnen, wird das zu behandelnde Material in den Berührungsbereich beider Walzen
20 und 21 eingebracht, der im folgenden als Quetschfuge 6 bezeichnet -wird. Für
die Druckbehandlung wird von aussen auf die Lagerzapfen 5 eine Belastung in Richtung
des Pfeils Pf1 zur Gegenwalze 20 hin aufgegeben.
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Diese Belastung, das in die Quetschfuge 6 eingegebene Material und
das Walzengewicht bewirkt, dass sich der Walzenkern 1 jeder Walze ze etwas durchbiegt,
wie es starkt übertrieben in Fig. 1 dargestellt
ist. Damit diese
Durchbiegung des Walzenkerns 1 beider Walzen 20 und 21 nicht auch eine entsprechende
Durchbiegung der Walzenmäntel 3 zur Folge hat und damit eine ungleichmässige Druckbehandlung
der Ware bewirkt, sind die Blähkörper 2 zwischen dem Walzenkern 1 und dem Walzenmantel
3 angeordnet.
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Die Blähkörper 2 sind im Beispiel der Fig. 1 und 2 ringförmige Schläuche
2a bis 2e aus biegsamem aber undehnbarem Material, z.B. gewebeverstärktem Gummi
oder Kunststoff. Die jeweils den beiden Lagerzapfen 5 nächstgelegenen beiden äusseren
Schläuche 2a und 2b eowie 2c und 2d sind über eine gemeinsame Leitung 7 miteinander
und dem Aussenraum verbunden. Der mittlere Schlauch 2e besitzt eine eigene, durch
den Walzenkern 1 geführte Verbinduxgsleitung 8 mit dem Aussenrsum. Beide Leitungen
7 und 8, die mit eingeschraubten Verschlusskörpern 9 und 10 versehen sind, können
zum Einbringen von flüssigem oder gasförmigem Xruckmedium in die Schläuche 2a bis
2e geöffnet werden. Da die Schläuche 2a bis 2d untereinander verbunden sind, kann
in ihnen nur jeweils der gleiche Druck eingegeben werden, während der mittlere Schlauch
2e über seine eigen. Verbindungsleitung 8 bei Bedarf auch einen anderen Innendruck
erhalten kann. So wird man z.B.
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den mittleren Schlauch 2e stärker druckbeaufschlagen, wenn der Walzeniantel
3 im Bereich des Schlauchs 2e etwas aufgewölbt werden soll, um dadurch im Nittelbereich
der Quetechfuge 6 einen höheren Druck als in den Seitenbereichen auf die zu beXandelnde
Ware auszuüben. In einer vereinfachten, nicht gezeigten Ausführungsforn kann aucheder
mittlere Schlauch 2e an die Leitung 7
angeschlossen sein, wodurch
die Verbindungsleitung 8 überflüssig wird. Andererseits ist es aber auch möglich,
jeden einzelnen Schlauch 2a bis 2e mit einer eigenen Leitung zu versehen oder in
anderer Weise Schläuche durch gemeinsame Leitungen zu Gruppen mit gleichem Innen-Druck
auszubilden.
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Wie aus Fig. 1 und den Walzenquerschnitten nach Fig. 2 zu entnehmen
ist, füllen die Schläuche 2a bis 2e nicht die ganze radiale Strecke zwischen Walzenkern
1 und der Innenseite des Walzenmantels 3 aus. Bei gegeneinandergepressten Walzen
20 und 21 befindet sich jeder Schlauch 2a bis 2e im Bereich der Quetschfuge 6 im
Kontakt mit dem Walzenkern 1 und dem Walzenmantel 3, da ja der Druck von aussen
über den Walzenkern 1 aufgebracht und der Walzenkern 1 der -Gegenwalze 20 diesen
Druck auf sein Lager weitergeben der muss. In dem der Quetschfu«e 6 abgewandten
Bereich zwischen Innensiete des Walzenmantels 3 und dem nächstgelegenen Schlauch
2a bis 2e bleibt ein im Querschnitt mondsichelförmiger Zwischenraum 11 zwischen
der Aussenseite des Schlauchs 2a bis 2e und der Innenseite des Walzenmantels 3.
Die Schläuche 2a bis 2e liegen also nicht entlang ihrer ganzen Aussenseite fest
an der Innenseite des Walzenmantels 3 an. Der verbleibende Zwischenraum 11 verhindert,
dass der Walzenmantel 3 durch die-Schläuche 2a bis 2e eine Versteifung erfährt,
die seine Anpassbarkeit an die Biegungen der Gegenwalze verringern würde, In Fig
1 und 2 sind beide Walzen gleich ausgebildet dargestellt,
In einer
ökonomischen Ausführungsform eines solchen Walzenpaares wird man aber nur eine Walze
mit Blähkörpern 2 ausstatten und für die Gegenwalze. eine billigere konventionelle
Walzenkonstruktion wählen. Dies ist deshalb ausreichend, weil sich die mit Blähkörpern
2 versehehe Walze 21 leicht an jede Biegungsform der Gegenwalze anpassen ann, so
dass auch in diesem Fall jederzeit eine gleichmässige Druckbelastung der zu behandelnden
Ware sichergestellt ist0 Im Walzenbeispiel nach Fig. 3 und 4 ist der Walzenkern
1 durchgehend wendelförmig von einem einzigen Schlauch 2f umwickelt. Über eine Bohrung
12 mit einem Verschlusskörper 10 steht dieser Schlauch 2f mit dem Aussenraum in
Verbindung und kann mit flüssigem oder gasförmigem Druckmedium des gewünschten Drucks
gefüllt werden. Weiter ist Fig. 3 zu entnehmen, wie durch elastische Mitnahme-ringe
13 an beiden Stirnseiten der Walze 21 der Walzenkern 1 mit dem Walzenmantel 3 verbunden
ist. Diese MitDahme- ringe 13 übertragen die Drehbewegung vom angetriebenen Walzenkern
1 auf den Walzensich mantel 3, so dass eide irn.Betrieb'- mit gleicher Wintelgeschwindigkeit
bewegen und eine Relativdrehung zwischen beiden nicht auftritt. Erfolgt der Antrieb
durch eine in Fig. 4 nur teilweise angedeutete Gegenwalze 20 die zaB. eine konventionelle
Walze sein kann, 80 braucht die andere Walze Acht auch angetrieben zu werden. Zum
Mitdrehen der anderen Wale
21 genügt die Reibung zwischen der in
der Quetschfuge 6 eingebrachten Warenbahn und der Walze 21. In diesen Falle werden
für die andere Walze 21 die Mitnahme ringe 13 in der Weise wirksam, dass sie- einen
Kraftschluss zwischen dem Walzenmantel 3 und dem Walzenkern 1 herstellen und dabei
den Walzenkern 1 zum Mitdrehen bringen. In der gleichen Weise kann das Walzenpaar
nach Fig., 1 und 2 mit Mitnahmeringen 19 entsprechend Fig. 3 ausgerüstet sein.
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In Fig. 4 ist in der Walze 21 zwischen der Aussenseite des Schlauchs
2f und der Innenseite des Walzenmantels 3 in dem der Quetschfuge 6 entfernten Beiach
ein verbleibender Zwischenraum 11 angedeutet, durch den eine die Biegsanskeit der
Walze 21 vermindernde Versteifung vermieden wird.
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2 Die Walze nach dem Beispiel der Fig. 5 und 6 weist zwischen dem
Walzenkern 1 und dem Walzenmantel 3 Blähkörper auf, die als achsenparallele Schläuche
2g ausgebildet sind. Jeder Schlauch 2g steht mit einem durch einen Verschlusskörper
9-absperrbaren Kanal 14 mit einer für alle Kanäle 14 gemeinsamen Bohrung 12 durch
den Lagerzapfen 5 des Walz-enkerns 1 mit dem Aussenraum in Verbindung. Als zusätzliche
Siche g ist auch die Bohrung 12 durch einen Verschlusskörper 10 absperrbar ausgebildet.
Im Normalbetrieb werden alle Schläuche ?g mit Druckmedium desselben Drucks gefüllt,
doch ist es möglich, Ungleichmässigkeiten der Schläuche 2g untereinander dadurch
auszugleichen, dass man jeden Schlauch mit geeignetem Druck füllt, da jeder
Schlauch
durch einen eigenen, absperrbaren Kanal 14 von aussen zugänglich ist.- Um die Verschlusskörper
9 in den Kanälen 14 zu erreichen, ist es nach Fig. 5 erforderlich, den an der entsprechenden
Stirnseite angeordneten Mitnahme ring 13 zwischen Walzenkern 1 und Walzenmantel
3 zu entfernen. In nicht gezeigter Weise ist es aber auch möglich, Öffnungen im
Mitnahme- ring 13 vorzusehen, durch welche die Verschlusskörper 9 zugänglich werden,
ohne dass der Mitnahmering 13 abgenommen werden muss.
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Variante der Druckwalze nam Fig. -5 und 6 erlaubt, im Berührungsbereich
von Walze 2! und Gegenwalze 20 in der Quetschfuge 6 einen über die Axialrichtung
konstanten Druck zu erzeugen, da ganze in jedem Augenblick ein Schlauch 2g über
seine Länge gequetscht wird und sich in ihm überall ein konstanter Druck einstellt.
In dem der Quetschfuge 6 entfernten Bereich zwischen der Innenseite des Walzenmantels
3 und den nächstgelegenen Schläuchen 2g bleibt wie in den- Beispielen nach Fig.
1 bis 4 ein Zwischenraum 11, um die Versteifung der Walze 22 zu verhindern.
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Eine Abwandling-der Walze nach Fig. 5 und 6 ist in Fig. 7 gezeigt.
Hier besteht der Blähkörper 2 aus einem den Walzenkern 1 koaxial umgebenden Doppelmantel,
der durch radial verlaufende, durchgehende Zwischenwände 15 in viele achsenparallele
Längskammern 2h unterteilt ist. Jede Längskammer 2h kann durch Kanäle 14 und eine
gemeinsame Bohrung 12 entsprechend dem Beispiel nach Fig. 5 mit der Walzenaussenseite
in
Verbindung stehen. Der Blähkörper 2 ist einfach herzustellen und bringt die Möglichkeit
feinerer Unterteilung des Blähkörpers 2 in Längskammern 2h mit sich, als dies durch
Schläuche 2g entsprechend Fig, 5 und 6 möglich ist0 Alle vorbeschriebenen Merkmale
können einzeln oder in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.