DE19612324C1 - Beheizbare Kalanderwalze - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine beheizbare Kalanderwalze mit meh­ reren in Längsrichtung des Walzenkörpers verlaufenden Heizka­ nälen und mit einer oder mehreren im Inneren der Heizkanäle vorgesehenen, die Heizkanäle durchziehenden, in rotierendem Zustand der Walze mit einer Stromquelle direkt oder induktiv verbindbaren Heizungen.

Derartige elektrisch beheizbare Kalanderwalzen sind beispiels­ weise aus der Zeitschrift "Die elektrische Ausrüstung" Nr. 2, 20.04.66, Seiten 40 bis 44 bekannt. In dieser Veröffentlichung werden Walzen erwähnt, bei denen peripherische Bohrungen mit­ tels Heizpatronen elektrisch beheizt werden. Die Temperatur­ regelung erfolgt mittels einer Wasserkühlung in einer Zen­ tralbohrung.

Darüber hinaus ist es aus der DE-OS 30 33 689 A1 bekannt, Kalanderwalzen mittels Heizmatten elektrisch zu beheizen. Dabei können für niedrige Temperaturen die Heizdrähte in Sili­ konmasse eingegossen sein.

Bei den aus der DE-OS 43 19 868 bekannten Kalanderwalzen wer­ den stabförmige Heizelemente in achsparallele Kanäle einge­ schoben. Um einen ausreichenden Wärmeübergang zwischen den Heizelementen und der inneren Wandung der peripheren Kanäle zu gewährleisten, werden diese mit einer schmelzbaren Metallegie­ rung ausgegossen.

Bei diesen Kalanderwalzen besteht jedoch die Gefahr von Ver­ werfungen durch die Wärmeausdehnungen der Metallegierung, außerdem muß für die Heizelemente eine isolierende Beschich­ tung vorgesehen sein, da sonst der Heizstrom die gesamte Walze beaufschlagen würde.

Bei anderen beheizbaren Kalanderwalzen erfolgt die Wärmeüber­ tragung mittels eines fluiden Wärmeträgers, vorzugsweise mit Hilfe eines in einem Wärmetauscher erhitzten Thermoöles, das über Rotationsdichtungen in die rotierende Walze eingeleitet wird.

Beim Einsatz von Thermoöl wird die Gleichmäßigkeit der Erwär­ mung über die Temperatur und Durchflußmenge des Thermoöles gesteuert. Eine sehr gleichmäßige Erwärmung der Walzenober­ fläche ist bei derartigen Kalanderwalzen außerordentlich wich­ tig, da z. B. bei bestimmten Kunststoffolien bereits Dicken­ abweichungen von weniger als 0,1 µ zu einem fehlerhaften Fer­ tigerzeugnis führen können.

Um derartig geringe Toleranzen gewährleisten zu können, sind die üblicherweise aus Hartguß bestehenden Walzen z. B. ballig geschliffen, um die durch die Schwerkraft stattfindende Durch­ biegung kompensieren zu können.

Eine gleichmäßige Erwärmung ist bei der Verwendung von Thermo­ öl als Wärmeträger jedoch häufig nicht zu erreichen, da dieses sich während des Durchflusses durch die Heizkanäle mehr oder weniger stark abkühlt und somit der Wärmeübergang am Ende eines entsprechenden Heizkanales geringer ist. Es kann daher zu unterschiedlicher thermischer Ausdehnung in unterschiedli­ chen Bereichen kommen, so daß Dickenabweichungen des Walzgutes auftreten können.

Die Verwendung von Thermoöl ist darüber hinaus deswegen pro­ blematisch, weil dieses bei den üblichen Betriebstemperaturen bis etwa 300°C im Laufe der Betriebsdauer teilweise vercrac­ ken kann, so daß die Wärmeleitfähigkeit abnimmt.

Außerdem können sich dadurch Vercrackungsprodukte in den Heiz­ kanälen bzw. an den Dichtungen absetzen, so daß entsprechende Querschnittsverengungen die Folge sind bzw. Dichtigkeitspro­ bleme auftreten können.

Problematisch ist bei dieser Art der Kalanderbeheizung weiter­ hin die Entsorgung des Altöles.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrisch beheizbare Kalanderwalze zu schaffen, bei der ein guter Wärme­ übergang zwischen den Heizelementen und der inneren Wandung der peripheren Bohrungen gegeben ist, ohne daß die Walzen beim Betrieb in ihrer Maßhaltigkeit beeinträchtigt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Heizungen an oder in einem schlauchartigen Träger aus weiche­ lastischem Kunststoff, insbesondere aus einer Polyorganosilo­ xanverbindung, derart angeordnet sind, daß sie unter radialer Aufweitung zusammen mit dem schlauchartigen Träger an die inneren Umfangsflächen der Heizkanäle anlegbar sind.

Die erfindungsgemäße Kalanderwalze kann mit Hilfe der die Heizkanäle durchziehenden elektrischen Heizungen bzw. dem schlauchartigen Träger für die Heizungen außerordentlich gleichmäßig erwärmt werden, da die elektrischen Heizelemente an jeder Stelle des Heizkanales gleich warm werden. Dadurch kann ein äußerst präzises Walzenprofil bzw. ein entsprechender präziser Walzenspalt eingestellt werden.

Mit den elektrischen Heizelementen kann auf die bisher verwen­ deten, teuren Rotationsdichtungen, auf Wärmetauscher sowie Vorratsbehälter für das Thermoöl verzichtet werden, so daß nicht nur die Herstellungskosten, sondern auch die Betriebs­ kosten der Kalanderwalzwerke insgesamt drastisch gesenkt wer­ den kann.

Die Applikation der Heizelemente erfolgt mit Hilfe eines Kunststoffschlauches, der vorzugsweise aus einer Polyorganosi­ loxanverbindung besteht und einen gegenüber dem Heizkanal geringeren Querschnitt aufweist. Ein Schlauch aus diesem wei­ chelastischen Kunststoff kann problemlos in die Heizkanäle eingeführt werden, so daß auch die Nachrüstung von bisher mit Thermoöl beheizten Kalanderwalzwerken möglich ist.

Um einen guten Wärmeübergang der elektrischen Heizung mit dem Walzenkörper zu erreichen, wird die äußere Umfangsfläche des Trägerschlauches durch Druckbeaufschlagung gegen die innere Umfangsfläche der Heizkanäle gedrückt. Dies kann beispiels­ weise durch ein Aufvulkanisieren oder Verkleben der Polyorga­ nosiloxanverbindung mit der Metalloberfläche erfolgen.

Um den Trägerschlauch gegen die Innenwandung der Heizkanäle mit genügend hoher Kraft zu pressen, wird er z. B. mit einem Druckluft erzeugenden Kompressor verbunden. Genügend hohe Andruckkräfte zum Verkleben der Schlauchoberfläche werden z. B. erreicht, wenn ein Druck von ca. 2,5 bar angewendet wird.

Andererseits kann mit Hilfe der Druckbeaufschlagung des Trä­ gerschlauches auf ein Verkleben oder Aufvulkanisieren auch völlig verzichtet werden, wenn der Trägerschlauch an seinen Enden druckdicht verschlossen werden kann. Durch den erhöhten Innendruck legt sich auch hier der Schlauch wiederum dicht mit hoher Wärmeübertragungskapazität an die Innenfläche der Heiz­ kanäle an, wobei jedoch etwa bei einem Defekt des Heizdrahtes ein völlig problemlos er Austausch des Trägerschlauches möglich ist, wenn der Innendruck auf atmosphärischen Druck abgesenkt wird und sich der Kunststoffschlauch aufgrund seiner elasti­ schen Eigenschaften infolgedessen auf seinen ursprünglichen Durchmesser zusammenzieht.

Beim Arbeiten mit Druckluft sollte jedoch darauf geachtet werden, daß zumindest an einer Seite ein Überdruckventil ein­ gebaut wird, um bei zu hohen Temperaturen beim Betrieb der Walzen einen unzulässigen Überdruck im Inneren der Heizkanäle bzw. des Trägerschlauches sicher zu verhindern.

Als Druckmedium kann neben Druckluft oder auch ein inertes Gas wie beispielsweise Stickstoff verwendet werden.

Als Polyorganosiloxanverbindung zur Herstellung des Träger­ schlauches wird vorzugsweise ein Fluorsilikon oder ein Sili­ kongummi verwendet. Diese Silikonsorten weisen eine Tempera­ turbeständigkeit bis ca. 300°C auf, sind dauerelastisch, alterungsbeständig und chemikalienunempfindlich. Außerdem ist die Herstellung derartiger Schläuche mit Hilfe eines Extru­ dierverfahrens vergleichsweise unproblematisch, wobei die elektrische Heizung bereits bei der Schlauchherstellung in die Schlauchwandung einextrudiert werden kann.

Um ein Aufblasen des Schlauches zu ermöglichen, ist die elek­ trische Heizung vorzugsweise als radial nachgiebiger Spiral­ draht oder radial nachgiebiges Drahtgeflecht ausgebildet, das über einen direkten elektrischen Anschluß oder induktiv be­ heizt werden kann. Vorzugsweise weist der Heizdraht eine Iso­ lationsbeschichtung auf, so daß sich, beispielsweise bei einer elektrischen Widerstandsheizung, eine verlängerte Heizstrecke ergibt.

Da die Heizkanäle in den bekannten Kalanderwalzen bisher übli­ cherweise mit Hilfe von Bohrstangen erzeugt wurden, die die entsprechenden Bohrungen jeweils von den gegenüberliegenden Stirnseiten aus führten, kam es bei dem praktisch nicht zu vermeidenden Verlauf des Bohrers im mittleren Bereich der Walze zu einem Versatz des Bohrloches. Aufgrund des flexiblen Trägerschlauches ist auch in diesem Fall ein problemlos es Einführen der Heizung möglich. Sollte bei einem zu großen Versatz das Durchführen des Schlauches nicht mehr möglich sein, können zwei kürzere Heizschläuche von den gegenüberlie­ genden Stirnflächen bis zum Bohrlochversatz eingeführt werden.

Neben dem bereits erwähnten Einextrudieren des elektrischen Heizleiters in die Schlauchwandung kann dieser auch an der Innen- oder Außenseite auf geklebt oder sonstwie befestigt sein. Es ist vorzugsweise auch möglich, den Trägerschlauch aus einem Innenschlauch kleineren Durchmessers und einem Außen­ schlauch größeren Durchmessers herzustellen, wobei die elek­ trische Heizung zwischen beiden Schläuchen angeordnet ist.

Zwischen beiden Schläuchen kann dann auch ein Kleber vorgese­ hen sein, so daß ein sehr guter Wärmeübergang gewährleistet ist.

Bei der Ausbildung des Heizleiters als elektrische Wider­ standsheizung wird dieser vorzugsweise über Schleifringe mit der entsprechenden Stromversorgung kontaktiert. Andererseits ist es jedoch auch möglich, im inneren zentralen Hohlraum der Walze eine Spule vorzusehen, die die elektrische Heizung in­ duktiv beheizt, wobei bei dieser Beheizungsmethode jedoch auf die elektrostatische Aufladung des Walzmaterials geachtet werden muß.

Die Temperatursteuerung der Walzenoberfläche ist bei der er­ findungsgemäßen Kalanderwalze vergleichsweise einfach dadurch möglich, daß am Trägerschlauch Thermofühler bzw. Thermoelemen­ te vorgesehen sind, deren Schenkel zur Steuerung des Heiz­ stromes wiederum über Schleifkontakte abgegriffen werden kön­ nen.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschau­ licht und wird im nachfolgenden anhand der Zeichnung im ein­ zelnen erläutert.

Die Zeichnungsfigur zeigt einen Schnitt durch den äußeren Mantel 1 einer beheizbaren Kalanderwalze.

In Längsrichtung der Walze befindet sich vergleichsweise nahe unter der Walzenoberfläche 2 ein Heizkanal 3, in den ein Trä­ gerschlauch 4 eingeführt ist, in dessen Wandung 5 ein spiral­ förmiger Heizdraht 6 einextrudiert ist.

An seinem vorderen Ende 7 ist der Trägerschlauch 4 druckdicht verschlossen, während sich sein hinteres Ende 8 in eine Druck­ hülse 9 erstreckt, durch die Druckluft ins Innere 10 des Trä­ gerschlauches 4 geleitet werden kann, so daß dieser sich auf­ bläst und dicht gegen die Innenwandung 11 des Heizkanales 3 anlegt und mit ihr verklebt. Die Druckhülse 9 kann alternativ mit Hilfe eines nicht dargestellten Überdruckventiles druck­ dicht verschlossen werden, während die Kontaktierung des Heiz­ drahtes 6 über ebenfalls nicht dargestellte Schleifringe er­ folgt.

Bezugszeichenliste

1 Mantel
2 Walzenoberfläche
3 Heizkanal
4 Trägerschlauch
5 Wandung
6 Heizdraht
7 vorderes Ende
8 hinteres Ende
9 Druckhülse
10 Inneres
11 Innenwandung

Claims (11)

1. Beheizbare Kalanderwalze mit mehreren in Längsrichtung des Walzenkörpers verlaufenden Heizkanälen und mit einer oder mehreren im Inneren der Heizkanäle (3) vorgesehenen, die Heizkanäle (3) durchziehenden, in rotierendem Zustand der Walze mit einer Stromquelle di­ rekt oder induktiv verbindbaren Heizungen (6), dadurch gekennzeichnet, daß die Heizungen (6) an oder in einem schlauchartigen Träger (4) aus weichelastischem Kunststoff, insbesondere aus einer Poly­ organosiloxanverbindung, derart angeordnet sind, daß sie unter radialer Aufweitung zusammen mit dem schlauchartigen Träger (4) an die inneren Umfangsflächen (11) der Heizkanäle anlegbar sind.

2. Kalanderwalze nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die äußere Umfangsfläche des Trägerschlauches (4) mit der inneren Umfangsfläche (11) der Heizkanäle (3) durch Aufvulkanisieren oder Verkleben verbunden ist.

3. Kalanderwalze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerschlauch (4) mit Druckgas, insbesondere Druckluft, beaufschlagbar ist.

4. Kalanderwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß als Poly­ organosiloxan ein Fluorsilikon oder ein Silikongummi ver­ wendet wird.

5. Kalanderwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die elek­ trische Heizung (6) in Form eines radial nachgiebigen Spiraldrahtes oder Drahtgeflechtes ausgebildet ist, das in die Wandung (5) des Trägerschlauches (4) einextrudiert ist.

6. Kalanderwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der Heizdraht (6) eine Isolationsbeschichtung aufweist.

7. Kalanderwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß zwei sich jeweils etwa bis zur Walzenmitte erstreckende Träger­ schläuche (4) vorgesehen sind.

8. Kalanderwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß der Träger­ schlauch (4) aus einem Innenschlauch kleineren Durchmes­ sers und einem Außenschlauch größeren Durchmessers be­ steht, wobei die elektrische Heizung (6) zwischen Innen- und Außenschlauch angeordnet ist.

9. Kalanderwalze nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schläuche miteinander verklebt sind.

10. Kalanderwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die Heizung als Induktionsheizung ausgebildet ist.

11. Kalanderwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß an der Außen­ seite des Trägerschlauches Thermofühler zur Steuerung des Heizstromes der elektrischen Heizung vorgesehen sind.