DE19715092C2 - Kalanderwalze - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kalanderwalze mit einem zylindrischen Basiskörper, mit einem Bezug aus elastischem Kunststoff und mit einem zwischen Basiskör­ per und Bezug angeordneten Stützzylinder aus Leichtme­ tall, der aus Ringscheiben gebildet ist.

Eine solche Kalanderwalze ist aus DE 195 33 823 A1 be­ kannt. Sie hat wegen der Verwendung des Leichtmetall- Stützzylinders ein geringes Gewicht.

Aus der nicht veröffentlichten deutschen Patent­ schrift DE 196 35 845 C1 ergibt sich, daß man die Leichtmetall-Ringscheiben mit gleichmäßig über den Um­ fang verteilten Durchbrechungen oder Löchern versehen kann. Dies ergibt eine noch größere Gewichtseinsparung und erlaubt die Bildung von Kühlmittelkanälen. Aller­ dings begrenzen die Löcher die Belastbarkeit des Stütz­ zylinders.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kalan­ derwalze der eingangs beschriebenen Art anzugeben, die ein geringes Gewicht, eine feste Verbindung zwischen Basiskörper und Stützzylinder und gleichzeitig eine hohe Belastbarkeit besitzt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ringscheiben auf den Basiskörper aufgeschrumpft und mit in Umfangsrichtung verteilten Löchern versehen sind und daß die Lochweite in Radialrichtung mindestens um 10% geringer ist als die Lochweite in Umfangsrichtung.

Durch die Löcher erhält der Leichtmetall-Stützzylinder ein sehr geringes Gewicht. Durch das Aufschrumpfen er­ gibt sich ein fester Sitz des Stützzylinders auf dem Basiskörper. Beim Aufschrumpfen entstehen Radial- und Tangentialspannungen, die durch die Lochform reduziert und vergleichmäßigt werden, womit die Belastbarkeit des Stützzylinders erhöht wird. Empfehlenswert ist ein aus­ geprägter Unterschied zwischen der Lochweite in Radial­ richtung und der Lochweite in Umfangsrichtung; der Un­ terschied kann vorzugsweise 20 bis 30% betragen.

Im einzelnen werden die beim Aufschrumpfen entstehenden Tangentialspannungen durch die Lochform im Vergleich zu der Form eines Kreises, dessen Durchmesser gleich der Lochweite in Umfangsrichtung ist, reduziert. Dies führt zu einer Verminderung der Radialspannungen am Innenum­ fang der Ringscheibe und insbesondere zu einer Ver­ gleichmäßigung derart, daß am gesamten Innenumfang nur positive Druckspannungen auftreten. Man erzielt daher eine genügend große Flächenpressung in der gesamten Fuge zwischen Stützzylinder und Basiskörper, was eine sichere Schrumpfverbindung ergibt. Andererseits sind die Spannungen aus der Schrumpfverbindung so gering wie möglich, so daß die Ringscheiben im Walzenspalt hoch belastbar sind.

Günstig ist es, daß die Löcher durch Kreise mit abge­ flachten Innen- und Außenseiten begrenzt sind. Dies führt zu einer vergleichsweise großen Querschnittsform.

Ähnliches gilt für eine Weiterbildung, bei der die Lö­ cher an der Innen- und Außenseite durch je einen Kreis­ abschnitt begrenzt sind.

Eine andere Lösung des gestellten Problems ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheiben auf den Basiskör­ per aufgeschrumpft und mit in Umfangsrichtung verteil­ ten Löchern versehen sind und daß der Lochquerschnitt zum Innenumfang der Ringscheibe offene Schlitze auf­ weist.

Diese Konstruktion beruht auf dem gleichen Prinzip wie die erste Lösung. Es ergibt sich eine Kalanderwalze mit geringem Gewicht und festsitzendem Stützzylinder. Durch die Schlitze werden die Tangentialspannungen am Innen­ umfang der Ringscheibe praktisch vollständig elimi­ niert, so daß die Radialspannungen vergleichmäßigt wer­ den und insbesondere über den Innenumfang nur positiven Druck ausüben. Damit wird vermieden, daß beim Kalander­ betrieb am Innenumfang der Ringscheiben Wechselspannun­ gen auftreten, die den festen Sitz beeinträchtigen könnten.

Eine Ausführungsform sieht vor, daß die Löcher durch Kreise mit abgeflachter Außenseite begrenzt sind. Dies führt dazu, daß auch am Außenumfang vergleichsweise kleine Tangentialspannungen auftreten.

Mit Vorteil ist der Abstand zwischen benachbarten Lö­ chern annähernd gleich dem Abstand zwischen dem Innen­ umfang der Ringscheibe und dem Loch. Dies führt zu ei­ ner günstigen Spannungsverteilung an der Innenseite der Löcher.

Empfehlenswert ist es ferner, daß der Abstand zwischen dem Außenumfang der Ringscheibe und dem Loch größer ist als der Abstand zwischen dem Innenumfang der Ringschei­ be und dem Loch. Dies führt zu einer günstigen Span­ nungsverteilung an der Außenseite der Löcher.

Für die Herstellung empfiehlt es sich, daß die Ring­ scheiben mit ihren Löchern Gußteile sind. Im Gußverfah­ ren lassen sich beliebige Querschnittsformen der Löcher erzeugen.

Vorzugsweise besteht der Basiskörper aus Stahl. Dieses Material ist für die vom Stützzylinder aufzunehmenden Spannungen bestens geeignet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Kalanderwalze gemäß der Erfindung im Längs­ schnitt,

Fig. 2 einen Teilquerschnitt längs der Linie A-A in Fig. 1,

Fig. 3 eine Alternative in einer Darstellung ähnlich Fig. 2,

Fig. 4 eine weitere Alternative in einer Darstellung ähnlich Fig. 2 und

Fig. 5 eine dritte Alternative in einer Darstellung ähnlich Fig. 2.

In Fig. 1 ist eine Kalanderwalze 1 veranschaulicht, die einen zylindrischen Basiskörper 2, einen Stützzylinder 3 aus Leichtmetall und einen Bezug 4 aus elastischem Kunststoff aufweist. Der Basiskörper 2 dient als Achse, die an beiden Enden mit einem Zapfen 5 bzw. 6 versehen ist, der in Lagern 7 bzw. 8 angeordnet ist. Der Stütz­ zylinder 3 ist auf den Basiskörper 2 aufgeschrumpft, beispielsweise indem der Stützzylinder erwärmt, auf den Basiskörper 2 aufgeschoben und dann abgekühlt wird.

Der Basiskörper 2 besteht aus Stahl, der Stützkörper 3 aus Aluminium und der elastische Bezug 4 aus faserver­ stärktem Kunststoff, wie Epoxidharz oder einem ähnli­ chen Material.

Der Stützzylinder 3 ist aus einzelnen gegossenen Ring­ scheiben 9 zusammengesetzt, die auf den Basiskörper 2 aufgeschrumpft sind. Die gesamte Breite des Basiskör­ pers 2 ist mit diesen Ringscheiben 9 besetzt, so daß wegen der geringen Randeinflüsse die nutzbare Arbeits­ breite bis nahe an die Stirnseiten des Basiskörpers 2 reicht. Jede Ringscheibe 9 besitzt eine Vielzahl von Löchern 10, die insgesamt Kühlmittelkanäle 11 bilden. Diese Löcher sind in großer Zahl - insbesondere 10 bis 30 - gleichmäßig über den Umfang verteilt. Diese so gebildeten Hohlräume reduzieren das Gewicht des Stütz­ zylinders 3, das bereits wegen des Leichtmetalls gering ist, nochmals. Die Ringscheiben 9 haben durchgehend die gleiche Dicke. Die Wände der Löcher 10 verlaufen par­ allel zur Achse des Stützkörpers 3.

Mit dem Basiskörper 2 ist ein Lüfterrad 12 verbunden, das sich nahe einer Stirnseite des Stützzylinders 3 befindet. Bei einer Rotation der Kalanderwalze 1 för­ dert das Lüfterrad 12 Umgebungsluft längs der Strö­ mungspfade 13 in die Kühlmittelkanäle 11. Hierdurch und wegen der guten Wärmeleitfähigkeit des Aluminiums wird überschüssige Wärme rasch und sicher aus dem Bezug 4 abgeführt.

Wie Fig. 2 zeigt, haben die Löcher 10 einen Quer­ schnitt, bei dem die Lochweite a in Radialrichtung in erheblichem Maße, nämlich um mindestens 10%, vorzugs­ weise 20 bis 30%, geringer ist als die Lochweite b in Umfangsrichtung. Der Abstand c zwischen benachbarten Löchern 10 ist annähernd gleich dem Abstand d zwischen dem Innenumfang 12 der Ringscheibe 9 und dem Loch 10. Andererseits ist der Abstand e zwischen dem Außenumfang 13 der Ringscheibe 9 und dem Loch 10 größer als der Ab­ stand d zwischen dem Innenumfang 12 der Ringscheibe 9 und dem Loch 10.

Die Lochform ergibt sich dadurch, daß ein Kreis 14 mit einer abgeflachten Innenseite 15 und einer abgeflachten Außenseite 16 die Begrenzung bildet. Am Innenumfang 12 der Ringscheiben 9 verbleiben daher tangential verlau­ fende Stege 17, die - anders als bei einem kreisrunden Loch - durchgehend einen annähernd konstanten Quer­ schnitt haben und daher Tangentialkräfte mit verhält­ nismäßig kleinen Tangentialspannungen übertragen kön­ nen. Ähnliches gilt für Stege 18 am Außenumfang 13 der Ringscheiben 9. Es läßt sich erreichen, daß die radia­ len Druckspannungen am Innenumfang 12 der Ringscheiben 9 vergleichsweise kleingehalten werden können, so daß auch im Betrieb bei einer Spaltbelastung keine unzuläs­ sig hohen Spannungen auftreten, und vor allen Dingen alle Radialspannungen am Innenumfang 12 nach innen gerichtet sind, also keine Wechselbelastung im Betrieb auftritt.

Die Ausführungsform der Fig. 3 zeigt eine Ringscheibe 19 mit Löchern 20, die innen durch einen Kreisabschnitt 21 mit dem Radius r₁ und außen durch einen Kreisab­ schnitt 22 mit dem Radius r₂ begrenzt sind. Diese Kreisabschnitte werden durch zwei Halbkreise 23 und 24 mit dem Radius r₃ verbunden. Sie wirken in ähnlicher Weise wie die Löcher 10 in Fig. 2.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 weisen die Ring­ scheiben 29 Löcher 30 auf, die einen kreisrunden Quer­ schnitt haben und über einen Schlitz 31 mit dem Innen­ umfang 32 der Ringscheiben verbunden sind. Durch diese Schlitze wird die Ausbildung von Tangentialspannungen im Bereich des Innenumfangs 32 vermieden. Entsprechend können sich auch die Radialspannungen gleichmäßig ver­ teilen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 besitzen die Ring­ scheiben 39 Löcher 40, die wiederum einen zum Innenum­ fang 42 offenen Schlitz 41 aufweisen, außerdem aber eine abgeflachte Außenseite 46 besitzen, so daß sich nahe dem Außenumfang 43 ein breiter Steg 48 ergibt.

Die Ringscheiben bestehen vorzugsweise aus Aluminium, können aber auch aus anderen Leichtmetallen oder Leichtmetallegierungen hergestellt sein.

Von den dargestellten Lochformen kann im Rahmen der beanspruchten Erfindung auch abgewichen werden. Bei­ spielsweise können die Kreisabschnitte 21 und 22 durch gerade Abschnitte oder die geraden Abschnitte 15 und 16 durch Kreisbögen ersetzt werden.

Claims (9)

1. Kalanderwalze mit einem zylindrischen Basiskörper, mit einem Bezug aus elastischem Kunststoff und mit einem zwischen Basiskörper und Bezug angeordneten Stützzylinder aus Leichtmetall, der aus Ringschei­ ben gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheiben (9; 19) auf den Basiskörper (2) aufge­ schrumpft und mit in Umfangsrichtung verteilten Löchern (10; 20) versehen sind und daß die Lochwei­ te (a) in Radialrichtung mindestens um 10% gerin­ ger ist als die Lochweite (b) in Umfangsrichtung.

2. Kalanderwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Löcher (10) durch Kreise (14) mit ab­ geflachten Innen- und Außenseiten (15, 16) begrenzt sind.

3. Kalanderwalze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Löcher (20) an der Innen- und Außenseite durch je einen Kreisabschnitt (21, 22) begrenzt sind.

4. Kalanderwalze mit einem zylindrischen Basiskörper, mit einem Bezug aus elastischem Kunststoff und mit einem zwischen Basiskörper und Bezug angeordneten Stützzylinder aus Leichtmetall, der aus Ringschei­ ben gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheiben (29; 39) auf den Basiskörper (2) auf­ geschrumpft und mit in Umfangsrichtung verteilten Löchern (30; 40) versehen sind und daß der Loch­ querschnitt zum Innenumfang (32; 42) der Ringschei­ be (29; 39) offene Schlitze (31; 41) aufweist.

5. Kalanderwalze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Löcher (40) durch Kreise mit abge­ flachter Außenseite (46) begrenzt sind.

6. Kalanderwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (c) zwi­ schen benachbarten Löchern (10) annähernd gleich dem Abstand (d) zwischen dem Innenumfang (12) der Ringscheibe (9) und dem Loch (10) ist.

7. Kalanderwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (e) zwi­ schen dem Außenumfang (13) der Ringscheibe (9) und dem Loch (10) größer ist als der Abstand (d) zwi­ schen dem Innenumfang (12) der Ringscheibe (9) und dem Loch (10).

8. Kalanderwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheiben (9; 19; 29; 39) mit ihren Löchern (10; 20; 30; 40) Guß­ teile sind.

9. Kalanderwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Basiskörper (2) aus Stahl besteht.