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Die
Erfindung betrifft eine Walze zur thermischen und mechanischen Behandlung
eines bahnförmigen
Produkts, die eine längenveränderbare thermische
Randisolierung aufweist.
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Bei
beheizten oder gekühlten
Walzen für
die thermische und mechanische Behandlung bahnförmiger Produkte wird regelmäßig danach
gestrebt, diese so zu bauen, dass die Oberflächentemperatur im gesamten
Kontaktbereich gleichförmig
ist. Auch die Walzenform soll trotz thermisch bedingter Ausdehnung
so bleiben, wie sie im Zustand der Umgebungstemperatur geschaffen
wurde. Nur dann wird auch der Druck im Walzenspalt gleichmäßig sein.
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Ein
besonderes Problem stellt in dieser Hinsicht immer der Randbereich
der Walze dar, oder genauer der Bereich, in dem das bahnförmige Medium endet.
Hier endet zum Beispiel bei beheizten Walzen die erhöhte Wärmeabnahme
durch die Bahn, und Wärme
wird nur noch durch Konvektion und – zumeist vernachlässigbar – Strahlung
an die Umgebung übertragen.
Da dieser Wärmestrom
deutlich niedriger ist als der in die Bahn, steigt die Temperatur im
Oberflächenbereich
der Walze ohne Bahnkontakt an. Durch Wärmeleitungsvorgänge unterhalb
der Walzenoberfläche
reicht der Temperaturanstieg in der Regel auch in den Randbereich
der Bahn hinein und beeinflusst dort das Behandlungsergebnis negativ.
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Verbunden
mit dem Temperaturanstieg ist auch eine thermische Ausdehnung des
Walzendurchmessers, die zu einer Verringerung der Spaltweite im
Randbereich der Papierbahn führt.
Dort nimmt der spezifische Druck auf die Bahn zu und führt zu einer
weiteren unerwünschten
Beeinflussung des Behandlungsergebnisses. Wird in einem Papierkalander
die Bahn an den Enden in dieser Weise überpresst, wird das Papier
dünner
und es verliert an Steifigkeit.
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Auch
wenn der heiße
Randbereich einer Walze mit der Gegenwalze in Berührung kommt, kann
dies dort zu Schäden
führen,
wenn die Gegenwalze zum Beispiel mit einem temperaturempfindlichen
elastischen Bezug überzogen
ist.
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Die
vorgeschlagenen und auch eingeführten Maßnahmen,
die Randprobleme zu beherrschen, sind zahlreich. Entsprechend umfangreich
ist die Literatur zum diesbezüglichen
Stand der Technik. Beispielsweise sei hier die
DE 31 40 425 in Bezug auf eine Walze
mit eingeschrumpftem Verdränger
angeführt.
Durch eine interne Isolierung soll der Wärmestrom vom Wärmeträger zur
Walzenoberfläche
verringert werden. Dadurch wird sowohl die Oberflächentemperatur
verringert als auch die damit verbundene Expansion (Oxbow-Effekt)
im Randbereich.
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Bei
Walzen, deren Beheizung über
einen Wärmeträger erfolgt,
der in axialparallelen Kanälen nahe
bei der Walzenoberfläche
strömt,
ist die Randisolierung mit höheren
Heizleistungen zum Stand der Technik geworden. Die Isolierung erfolgt
hier durch Rohre oder Hülsen
aus einem isolierenden Material, wie zum Beispiel Teflon, die in
den Endbereich der Kanäle
eingeschoben sind.
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Da
auch die Expansion des Walzenzapfens die Form des Walzenkörpers im
Randbereich beeinflusst, wurden die Isoliermaßnahmen bei den Thermowalzen
auf den Zapfenbereich ausgedehnt, wofür die
DE 35 18 808 C2 Beispiel
gibt. Hier ist im allgemeinen eine genaue Abstimmung der Ovalisierung des
zumeist rohrförmigen
Walzenkörpers
unter Liniendruck, der versteifenden Wirkung des Zapfens und der
unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Werkstoffe mit den
Isoliermaßnahmen
erforderlich.
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Allen
diesen Optimierungen ist gemein, dass sie stets nur für einen
bestimmten Betriebszustand optimal ausgelegt werden können. Verändern sich die
Betriebsbedingungen, wie zum Beispiel die Bahnbreite oder die Temperaturen,
dann treten die eingangs geschilderten Nachteile mehr oder weniger stark
wieder auf. Außerdem
ist die vollständige
Erfassung aller Einflussgrößen sehr
schwierig. Auch bei erfolgter Optimierung stellt sich sehr oft der
Wunsch ein, die konstruktiv gewählte
Dimensionierung der Isoliermaßnahmen
den aktuell beobachteten Betriebsergebnissen anzupassen.
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Es
hat darum nicht an Vorschlägen
gefehlt, die Beheizung im Randbereich veränderlich zu gestalten, um auch
bei veränderten
Betriebsweisen dem Optimum von Temperatur- und Druckverteilung möglichst
nahe zu bleiben.
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Stellvertretend
hierfür
seien einige Vorschläge
aus dem diesbezüglichen
Stand der Technik angeführt.
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So
wird zum Beispiel in der
DE
30 14 891 A1 vorgeschlagen, die Randbereiche von beheizten Walzen
mittels getrennter Wärmeträgerkreisläufe separat
zu temperieren. Dieser Gedanke setzt die Verfügbarkeit von Drehdurchführungen
mit mehr als zwei Anschlüssen
voraus, wenn nur ein Zapfen für die
Zu- und Ableitung des Wärmeträgers zur
Verfügung
steht. Soweit bekannt, gibt es solche Drehdurchführungen mit den notwendigen
Querschnitten nicht und der Gedanke ist niemals tatsächlich realisiert
worden.
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In
der
DE 43 43 172 C1 wird
für peripher
gebohrte Thermowalzen vorgeschlagen, mehrere Zuführungen für den Wärmeträger im Walzenkörper anzubringen,
welche die peripheren Bohrungen in unterschiedlicher Entfernung
vom Rande anschneiden. Mit von außen bedienbaren Schiebern kann
dann der Wärmeträger in unterschiedlicher
Entfernung vom Walzenrand zu- und abgeführt werden. Eine derart variable
Randbeheizung wurde aber ebenfalls nicht verwirklicht, weil eine
Schwächung
des hochbelasteten Walzenkörpers
im Randbereich durch viele Verbindungsbohrungen nicht ganz unproblematisch
ist.
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In
der
DE 31 40 425 A1 wird
für eine
Walze mit Verdränger
vorgeschlagen, eine axial verschiebbare Wärmedämmhülse über ein nach außen geführtes Verstellelement
mittels Gewinde für
die thermische Beeinflussung des Randbereichs heranzuziehen.
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Derselbe
Gedanke findet sich auch in der
DE 42 44 812 C2 , jedoch für einen peripher gebohrten Walzenmantel
und deswegen auf die dort zum Einsatz kommenden Isolierrohre angewandt.
Nicht anders als in der
DE
31 40 425 A1 soll durch Drehung eines nach außen geführten Verstellelementes,
auf dem ein Gewinde angebracht ist, eine Hülse aus isolierendem Material
von außen
in axialer Richtung verschoben werden können.
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Allerdings
haben auch die axial verschiebbaren Isolierhülsen – sowohl bei den Walzen mit
Verdrängern
als auch bei denjenigen mit peripheren Bohrungen bislang keinen
Eingang in die Praxis gefunden.
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Hierfür mit entscheidend
dürfte
das Abdichtproblem sein. So wird in modernen, thermalölbeheizten
Walzen, bei denen das Thermalöl über Verteilungskanäle in den
Zapfenflanschen zu den peripheren Bohrungen geleitet wird, ein großer Aufwand
betrieben, die ölführenden
Bereiche gegen einen Austritt von Thermalöl abzudichten. Solche Walzen
verfügen
insbesondere über
doppelt wirksame Dichtsysteme, bei denen das Öl nacheinander zwei Dichtungen überwinden
müßte, bevor
es zu einer Leckage kommen kann. Die
DE 42 44 812 C2 verlangt für jede Seite
einer jeden peripheren Bohrung eine zusätzliche dichte Drehdurchführung nach
außen
für die
Verstellelemente.
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Eine
gemeinsame Verstellung der Isolierhülsen auf einer Walzenseite
ist nicht möglich.
Jede Hülse
muss einzeln bewegt werden. Auch bei der Verstellung des Isolierringes
bei der Verdrängerwalze nach
der
DE 31 40 425 A1 ist
dies der Fall, weil eine einzelne Einstellschraube den Ring verziehen würde.
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Schließlich ist
eine von außen
prüfbare
Anzeige der jeweils aktuellen Positionen der einzelnen, axial verschiebbaren
Isolierhülsen
nicht gegeben. Man kann sich leicht vorstellen, dass schon kleine Unaufmerksamkeiten
des Bedienpersonals und eine unvollständige Dokumentation der Verstellvorgänge zu einer
völligen
Desorientierung über
die Position der Hülsen
führen
kann, die dann nur noch durch Demontage des Walzenzapfens festgestellt
werden kann.
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Eine
bloße
Verschiebung der Isolierhülsen ist
deswegen von Nachteil, weil sie bei einer Verschiebung zur Walzenmitte
hin einen nicht isolierten Bereich am Walzenrand freigibt. Hier
wird der Walzenkörper
in der Folge an einer Stelle beheizt, wo keine Wärme abgenommen wird.
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Eine
einstellbare thermische Beeinflussung des Zapfenbereichs auf der
Antriebsseite von Thermowalzen ist Gegenstand der
DE 195 13 500 C2 . Teilbereich
des Wärmeträgerstroms
wird durch den Zentralbereich des Zapfens hindurchgeleitet und fördert über die
Beheizung dieses Bereichs die Anpassung des Zapfendurchmessers an
veränderliche
Betriebstemperaturen. Es wird also dort die Walzenform im Randbereich über die
Zapfenform verändert
und nicht durch die Temperatur des Walzenkörpers selbst.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, bei einer Walze zur thermischen
und mechanischen Behandlung eines bahnförmigen Produkts, die oberflächennah
verlaufende Temperierkanäle
für ein
Temperierfluid aufweist, eine Randisolierung der Temperierkanäle zu schaffen,
die sicher abdichtbar und konstruktiv einfach ist.
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Eine
Walze, wie die Erfindung sie betrifft, weist einen Walzenkörper mit
Temperierkanälen
für ein
Temperierfluid auf, die vorzugsweise an oder nahe an wenigstens
einem stirnseitigen Walzenkörperende
münden.
Das Temperierfluid kann zum Heizen oder Kühlen des Walzenmantels und
des bahnförmigen
Produkts dienen. Die Temperierkanäle verlaufen vorzugsweise in
axialer Richtung des Walzenkörpers
und sind besonders bevorzugt als axiale, periphere Bohrungen ausgebildet.
In jedem der Temperierkanäle
wird an dem Walzenkörperende
durch eine Isoliervorrichtung eine thermische Randisolierung zwischen
dem die Temperierkanäle
durchströmenden
Temperierfluid und dem Walzenkörper
ausgebildet. Die Walze umfasst ferner einen an dem Walzenkörper befestigten,
vorzugsweise angeschraubten Zapfenflansch. In dem Zapfenflansch sind
Stellglieder gelagert, die mit den Isoliervorrichtungen verbunden
sind.
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Nach
der Erfindung sind die Isoliervorrichtungen je in sich in Längsrichtung
der Temperierkanäle
in ihren Längen
veränderbar.
Ferner ist jedes der Stellglieder in dem Zapfenflansch verschiebbar gelagert
und in Bezug auf die Verschieberichtung fixierbar. Jedes der Stellglieder
ist mit einem verschiebbaren Teil einer der Isoliervorrichtungen
verbunden und nimmt bei seiner eigenen Verschiebung diesen Teil
mit. Die Verbindung ist vorzugsweise vollkommen starr und kann beispielsweise
eine Schweißverbindung
sein. Grundsätzlich
genügt
jedoch jede verschiebesichere Verbindung.
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Die
Isoliervorrichtungen können
selbst direkt wärmeisolierend
ausgebildet sein, indem sie als isolierende Zwischenschicht einen
Wärmeübergang zwischen
dem Temperierfluid und der Walze verringern. Sie können auch
so ausgebildet sein, dass sie in dem zu isolierenden Kanalbereich
zwar einen unmittelbaren Kontakt des Temperierfluids und der Kanalwandung
zulassen, in diesem zu isolierenden Bereich aber die Strömung des
Temperierfluids behindern und dadurch ebenfalls den Wärmeübergang zwischen
dem Temperierfluid und der Walze im Vergleich zu einer freien Strömung verringern.
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Die
Isoliervorrichtungen sind teleskopartig mit mindestens zwei gegeneinander
verschiebbaren Elementen ausgestaltet, wobei eines der Elemente
in dem jeweiligen Temperierkanal fixiert ist und einen thermisch
isolierenden Längenbereich
der Isoliervorrichtung bildet, vorzugsweise einen randseitigen Endbereich,
und das andere oder die mehreren anderen Elemente mittels der Stellglieder
verschoben werden können
und demgemäß im folgenden
auch als Verschiebeelemente bezeichnet werden. Das Verschiebeelement überlappt
wenigstens in einer seiner Verschiebepositionen, vorzugsweise in
sämtlichen
Verschiebepositionen, einen Längenbereich der
Isoliervorrichtung, der durch ein anderes in dem Temperierkanal
angeordnetes Element gebildet wird.
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Ein
thermisch isolierender Längenbereich wird,
wie vorstehend erwähnt,
durch einen Isoliereinsatz gebildet. Dieser Isoliereinsatz besteht
vorzugsweise aus einem thermisch isolierenden Material, wie beispielsweise
Teflon oder eine Keramik. Der isolierende Längenbereich kann ebenfalls
bevorzugt auch durch Ausbildung eines Isolierraums in Form eines Isolierspalts
zwischen der Wandung des Temperierkanals und dem Isoliereinsatz
gebildet werden, wobei der Isolierspalt zwar mit Temperierfluid
gefüllt, aber
von dem Temperierfluid nicht oder nicht ungehindert durchströmt wird.
Der Isolierspalt ist somit von der Strömung des frisch herangeführten, heißen oder
kalten Temperierfluids abgeschnitten. Vorteil dieser Ausführungsvariante
ist, dass der Isoliereinsatz besonders preiswert, beispielsweise
aus Stahl hergestellt werden kann. Solch ein Isolierspalt wird in einer
bevorzugten Ausführungsvariante
mittels einer Einsatzhülse
gebildet, die an ihrem Außenmantel eine
Hinterdrehung aufweist. Die Hinterdrehung bildet den Isolierspalt
zwischen der Hülse
und der Innenwandung des Temperierkanals.
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Das
Verschiebeelement weist solch eine Form auf, dass er zur Wandung
des Temperierkanals hin einen Isolierraum bildet, der zwar mit dem
Temperierfluid gefüllt
sein kann, den das Temperierfluid jedoch nicht oder zumindest nicht
frei durchströmt.
In diesem Falle kann es aus einem thermisch isolierenden Material
gefertigt sein, vorteilhafterweise kann jedoch auch jedes an dere
Material zu seiner Herstellung verwendet werden, das den mechanischen
und thermischen Anforderungen genügt. Mit dem Verschiebeelement
kann stattdessen auch die Strömung des
frischen Temperierfluids so gelenkt werden, dass an der Wandung
des Temperierkanals ein offener Isolierraum ohne oder ohne nennenswerte
Strömungsgeschwindigkeit
entsteht. Auch hierdurch wird der Wärmeübergang von dem freiströmenden Temperierfluid
auf die Walze stark herabgesetzt.
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Ein
Vorteil des längsverschiebbaren
Stellglieds ist, dass die Verschiebeposition des verschiebbaren
Isoliereinsatzes eindeutig durch die Position des Stellglieds bestimmt
ist. Das Stellglied dient gleichzeitig als Indikator für die eingestellte
Länge der
Isoliervorrichtung. Die Position des Stellglieds kann sehr einfach
mittels einer Tiefenlehre ermittelt werden, mit der der Abstand
zwischen einer Stirnfläche
des Zapfenflansches und einer hinteren Stirnfläche des Stellglieds gemessen
wird.
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Eine
Verstelleinrichtung für
das Stellglied wird in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel durch einen
Spindeltrieb gebildet. Hierfür
ist in dem Zapfenflansch eine Verstellspindel nicht verschiebbar
drehgelagert. Ein Gewinde der Verstellspindel und ein Gewinde des
Stellglieds bilden den Spindeltrieb. Durch Drehung der Verstellspindel
kann das geradgeführte
Stellglied hin- und herbewegt werden. Besonders bevorzugt sitzt
auf der Verstellspindel ein Antriebsrad, das mittels eines Transmissionsglieds mit
Verstellspindeln weiterer Stellglieder für einen gemeinsamen Verstellantrieb
verbunden ist. Vorzugsweise werden die Verschiebeelemente aller
Vorrichtungen an zumindest einer Walzenseite Isolier mittels derart
gemeinsam angetriebenen Stellgliedern verschoben.
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Die
Längenveränderbarkeit
der Isoliervorrichtung durch teleskopartiges Verfahren eines Verschiebeelements
relativ zu einem thermisch isolierenden, in seiner Position vorzugsweise
fixen Längenbereich
der Isoliervorrichtung ist zwar besonders vorteilhaft in Verbindung
mit der reinen Verschiebekopplung zwischen dem Stellglied und dem
Verschiebeelement, weist jedoch auch für sich allein bereits entscheidende
Vorteile auf. Beispielsweise muss im Zapfenflansch kein Raum ausgebildet
werden, in den hinein ein Teil der Isoliervorrichtung verfahren
wird.
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Nachfolgend
wird die Erfindung an bevorzugten Ausführungsbeispielen anhand von
Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
verlängerbare
Isoliervorrichtung und eine Verstelleinrichtung in einem ersten
Ausführungsbeispiel,
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2 eine
Verstelleinrichtung in einem zweiten Ausführungsbeispiel und
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3 eine
verlängerbare
Isoliervorrichtung in einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt
einen Randbereich einer Walze in einem Längsschnitt. Die Walze weist
einen Walzenkörper 1 mit
axialen, peripher gebohrten Temperierkanälen 2 auf, von denen
beispielhaft ein Kanal dargestellt ist. An das stirnseitige Walzenkörperende ist
ein Zapfenflansch 3 angeschraubt. Die Temperierkanäle 2 sind
als einfache Durchgangsbohrungen ausgebildet, so dass die Konstruktion
am gegenüberliegenden
Walzenkörperende
die gleiche wie an dem dargestellten Walzenkörperende ist. Die Temperierkanäle 2 verlaufen
parallel zueinander und zur Walzenoberfläche und sind gleichmäßig über den
Umfang des Walzenkörpers 1 verteilt.
Für jeden
der Temperierkanäle 2 sind
je eine längenveränderbare
Isoliervorrichtung und je eine Verstelleinrichtung hierfür in gleicher
Weise ausgebildet. Im Zapfenflansch 3 sind in bekannter
Weise Fluidzuführungen 2a ausgebildet,
die radial schräg
von einer zentralen Drehzuführung
abragen und bis zu den peripheren Temperierkanälen 2 führen. Über diese
Zuführungen
wird ein Temperierfluid zu den Temperierkanälen 2 geleitet und
nach Durchströmen
der Temperierkanäle 2 am
gegenüberliegenden
Walzenkörperende
durch eine entsprechende Abführung
in einem eben solchen Zapfenflansch abgeführt. Die Temperierkanäle 2 münden dementsprechend
an beiden stirnseitigen Walzenkörperenden.
Beispielhaft für
die weiteren Temperierkanäle 2 wird
eine Isoliervorrichtung, die eine Randisolierung des Temperierkanals 2 bildet, nachfolgend
anhand des dargestellten Temperierkanals 2 beschrieben.
Randisolierungen und Verstelleinrichtungen gleicher Bauart sind
auch am anderen Walzenende ausgebildet.
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Die
Isoliervorrichtung wird durch einen zweiteiligen Isoliereinsatz
gebildet, der aus einem nicht verschiebbar in dem Temperierkanal 2 angeordneten Isoliereinsatz 4 und
einem Verschiebeelement 5 besteht. Das Verschiebeelement 5 ist
im Temperierkanal 2 und relativ zu dem Isoliereinsatz 4 verschiebbar. Das
Verschiebeelement 5 ist ein verschiebbarer Isoliereinsatz,
der die Wandung des Kanals 2 von der Strömung im
Kanal abschirmt. Der nicht verschiebbare Isoliereinsatz 4 bildet
einen mündungsseitigen, thermisch
isolierenden Endbereich der Randisolierung. Der nicht verschiebbare
Isoliereinsatz 4 ist aus einem thermisch isolierenden Material,
vorzugsweise Teflon oder ein Keramikmaterial, gefertigt. Er wird
unter Pressung bis gegen einen Anschlag in den Temperierkanal 2 zusammen
mit dem verschiebbaren Isoliereinsatz 5 eingesetzt. Der
nicht verschiebbare Isoliereinsatz 4 ist eine Hülse mit
einem Flansch an einem Ende, der den Anschlag bei dem Einsetzen
bildet. Der Isoliereinsatz 4 liegt allseits dicht an der
Innenwandung des Temperierkanals 2 an. Er bildet eine Materialisolierung,
die einen Wärmefluss
zwischen dem Temperierfluid und dem Walzenkörper 1 über seine
Länge permanent
verringert.
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Der
verschiebbare Isoliereinsatz 5 ist ebenfalls als Hülse ausgebildet.
Ein Schaftteil dieser Hülse
ist im nicht verschiebbaren Isoliereinsatz 4 gleitverschiebbar
aufgenommen. An einem aus dem Isoliereinsatz 4 herausragenden
vorderen Ende ist der Isoliereinsatz 5 über seinen gesamten Umfang
durch einen Flansch 6 verbreitert. Der Flansch 6 ragt über seinen
gesamten Umfang bis dicht an die Innenwandung des Temperierkanals 2 heran,
behindert jedoch eine Verschiebung des Isoliereinsatzes S nicht.
Er dient vielmehr auch als Führung
für den
Isoliereinsatz 5. In einer Endposition ist der verschiebbare
Isoliereinsatz 5 in den fest montierten Isoliereinsatz 4 mit seinem
Flansch 6 bis auf Anschlag eingeschoben. Bei einem Verschieben
des Isoliereinsatzes 5 in den Temperierkanal 2 hinein
wird zwischen der Innenwandung des Temperierkanals 2 und
der aus dem Isoliereinsatz 4 herausfahrenden Außenwandung des
Schaftteils des Isoliereinsatzes 5 ein Isolierspalt 7 gebildet.
In axialer Richtung wird der Isolierspalt 7 durch den Flansch 6 und
eine dem Flansch 6 gegenüberliegende Stirnseite des
Isoliereinsatzes 4 begrenzt. Der Isolierspalt 7 ist
nicht absolut dicht, so dass er sich mit Temperierfluid füllt. Er
ist jedoch ausreichend dicht, so dass eine Durchströmung des
Isolierspalts 7 nicht stattfindet. Das in dem Isolierspalt 7 nach
der Einstellung der Spaltlänge
ruhende Temperierfluid oder eine sich bei Verlängern des Isolierspalts 7 möglicherweise
darin bildende Gasblase bilden eine thermische Isolie rung. Die thermische Isolierung
kann unter Wegfall des Flansches 6 auch nur durch den Schaftteil
des Isoliereinsatzes 5 gebildet werden. Auch in solch einer
Ausbildung wäre
ein Austausch von Temperierfluid in dem dann offenen Isolierspalt 7 verhindert
oder zumindest erheblich reduziert im Vergleich zur Strömung stromabwärts von dem
Isoliereinsatz 5.
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Mit
dem verschiebbaren Isoliereinsatz 5 ist ein Stellglied 8 in
Form eines Stellstabs verschiebesicher verbunden. Im Ausführungsbeispiel
sind der verschiebbare Isoliereinsatz 5 und das Stellglied 8 vollkommen
starr miteinander verbunden. Das Stellglied 8 ragt zu diesem
Zweck in den hülsenförmigen Isoliereinsatz 5 ein
Stück weit
hinein und ist an der Innenwandung des Isoliereinsatzes 5 befestigt.
Das Stellglied 8 ist im Zapfenflansch 3 verschiebbar,
aber gegen Verdrehung um seine Längsachse
gesichert gelagert. Die Lagerung erfolgt in einer Aufnahmebohrung,
die den Zapfenflansch 3 in einer geraden Verlängerung
des Temperierkanals 2 durchragt. Im eingebauten Zustand
durchragt das Stellglied 8 einen kurzen Abschnitt der im
Zapfenflansch 3 ausgebildeten Zuführung für das Temperierfluid. Im Querschnitt ist
das Stellglied 8 so dünn,
dass es die Zuströmung von
Temperierfluid und die Durchströmung
des Temperierkanals 2 zumindest nicht merklich behindert.
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In
der Aufnahmebohrung des Zapfenflansches 3, in der das Stellglied 8 gelagert
ist, sind eine Klemmspindel 10 und eine Klemme 11 aufgenommen
und konzentrisch zum Stellglied 8 angeordnet. Die Klemmspindel 10 und
die an ihrem vorderen Ende angeordnete Klemme 11 dienen
der Festlegung des Stellglieds 8 in einer einmal eingestellten Verschiebeposition.
Am hinteren, freien Stirnende des Zapfenflansches 3 wird
die Aufnahmebohrung von einem Verschlussstopfen 12 abgedichtet.
Im Ausführungsbeispiel
wird der Verschlussstopfen 2 in die Aufnahmebohrung eingeschraubt.
Als Dichtung 13 dient ein O-Ring, der zwischen einem Flansch
des Verschlussstopfens 12 und einer Gegenfläche des Flansches
zusammengepresst wird.
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Die
Klemme 11 kann als Stopfbüchse ausgebildet sein und würde in solch
einer Ausbildung zusammen mit der Dichtung 13 eine doppelte
Abdichtung ergeben. Da der Verschlussstopfen 12 mechanisch
nicht belastet ist, genügt
grundsätzlich
aber auch die nur einfach wirksame Dichtung 13.
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Zum
Verstellen der Länge
der Randisolierung wird die Aufnahmebohrung im Zapfenflansch 3 durch
Lösen des
Verschlussstopfens 12 geöffnet. Das Stellglied 8 und
damit der verschiebbare Isoliereinsatz 5 können nun
in axialer Richtung verschoben werden. Durch Herausziehen, beispielsweise
mit einem in ein Innengewinde des Stellglieds 8 geschraubten
Schraubteil, kann die wirksame Isolierlänge verkürzt werden. Durch Hineinschieben
wird sie verlängert.
Die exakte Verschiebeposition kann durch eine Tiefenlehre von außen bequem
und ausreichend genau bestimmt werden, indem die Position des Endes
des Stellglieds 8 in Bezug auf eine definierte, hintere
Stirnfläche
des Zapfenflansches 3 vermessen wird.
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Fixiert
wird die Verschiebeposition des Stellglieds 8 durch die
Klemmeinrichtung mit der Klemmspindel 10 und der Klemme 11.
Durch Anziehen der Klemmspindel 10 wird die Klemme 11 betätigt und hält das Stellglied 8 in
der eingestellten Verschiebeposition fest. Nach dem Einstellen und
Festklemmen des Stellglieds 8 wird die Aufnahmebohrung
durch Eindrehen des Verschlussstopfens 12 wieder fluiddicht
verschlossen. Auf diese Weise werden sämtliche Stellglieder 8 und
Isoliereinsätze 5 der
Walze individuell verstellt.
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Eine
gemeinsame Verstellung aller verschiebbaren Isoliereinsätze 5 wird
am Beispiel einer einzelnen Isoliervorrichtung erläutert, wie
sie in 2 dargestellt ist. Mit Ausnahme der Verstelleinrichtung
für den
verschiebbaren Isoliereinsatz 5 entspricht die Walze des
Ausführungsbeispiels
der 2 dem Beispiel der 1. Insbesondere
entspricht die durch die beiden Isoliereinsätze 4 und 5 gebildete
Isoliervorrichtung der Isoliervorrichtung des Ausführungsbeispiels
der 1.
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Auch
das Stellglied 8 ist wieder als Stellstab, wie im Ausführungsbeispiel
der 1 ausgeführt.
Im Unterschied zum Stellglied der 1 ist das
Stellglied 8 der 2 in einem
hinteren Bereich mit einem Außengewinde 9 versehen.
Im Bereich des Außengewindes 9 bildet
das Stellglied 8 zusammen mit einer Verstellspindel, die
durch eine Hülse 14 mit
einer Gewindemutter 15 gebildet wird, einen Spindeltrieb. Die
Verstellspindel 14, 15 ist in der Aufnahmebohrung 3 nicht
verschiebbar drehgelagert und umgibt das Stellglied 8 konzentrisch.
An einem vorderen Ende der Verstellspindel sitzt die Gewindemutter 15, in
der das Außengewinde 9 des
Stellglieds 8 läuft. Durch
Drehung der Verstellspindel 14, 15 um die mit dem
Stellglied 8 gemeinsame Längsachse und die Geradführung des
Stellglieds 8 wird die Verschiebebewegung des Stellglieds 8 und
damit des Isoliereinsatzes 5 bewirkt. Dabei ist das Stellglied 8 zwischen zwei
Verschiebeendpositionen hin und her bewegbar. Wie im Ausführungsbeispiel
der 1 überlappt der
verschiebbare Isoliereinsatz 5 in der einen Endposition
den nicht verschiebbaren Isoliereinsatz 4 vollständig, und
in der anderen Endposition ist er teleskopartig ausgefahren, wird
aber mit seinem hinteren Ende noch von einem vorderen Ende des nicht verschiebbaren
Isoliereinsatzes 5 geführt.
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Mittels
der Verstellspindel 14, 15 wird ein gemeinsamer
Antrieb für
sämtliche
Stellglieder 8 des Zapfenflansches 3 gebildet.
Auf der Verstellspindel 14, 15 sitzt an dem der
Gewindemutter 15 abgewandten, hinteren Ende ein Antriebsrad 16,
das im Ausführungsbeispiel
durch ein Ritzel gebildet wird. Sämtliche Verstellspindeln 14, 15 sind
je mit solch einem Antriebsrad 16 drehsteif verbunden.
Das Antriebsrad 16 ist konzentrisch zur Verstellspindel 14 angeordnet.
Die Antriebsräder 16 aller
Stellglieder 8 des Zapfenflansches 3 werden gemeinsam
mittels eines umlaufenden Transmissionsglieds 17 in Form
einer Kette angetrieben. Als Transmissionsglied kann auch ein Zahnriemen
dienen. Die Antriebsräder 17 wären entsprechend
als Zahnriemenscheiben auszubilden. Ein gemeinsamer Antrieb könnte auch über ein
Stirnradgetriebe gebildet werden, beispielsweise in Form eines zentralen
Antriebsrads, mit dem sämtliche
Antriebsräder 16 kämen.
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Zur
Aufnahme eines der Antriebsräder 16 ist jede
der Aufnahmebohrungen für
die Stellglieder 8 an ihrem hinteren Ende verbreitert.
Die Aufnahmebohrungen und die gesamte Verstelleinrichtung werden durch
eine einzige Dichtplatte 18, beispielsweise eine ringförmige Dichtplatte,
abgedichtet. Im Detail ”A” der 2 dargestellt
ist die Aufnahmebohrung mit der einzigen Öffnung in der Verschlussplatte 18 zum
gemeinsamen Verstellen aller Stellglieder 8 und Isoliereinsätze 5 eines
Walzenendes. Die Dichtplatte 18 ist gegen den Zapfenflansch
abgedichtet. Die Öffnung
wird durch einen Verschlussstopfen dicht verschlossen. Da die Dichtplatte 18 und
der Verschlussstopfen keine mechanischen Belastungen aufnehmen müssen, genügt zur Abdichtung
je eine einfach wirksame Dichtung.
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Zur
Verstellung der Stellglieder 8 ist wenigstens eine der
Verstellspindeln 14, 15 in ihrer hinteren Öffnung derart
geformt, dass mittels eines formschlüssigen Verdrehteils, beispielsweise
eines Vierkants, eine Verdrehung ermöglicht wird (Detail ”A”). Durch
Verdrehung einer einzigen Verstellspindel 14, 15 werden über das
Transmissionsglied 17 alle weiteren Verstellspindeln 14, 15 und
damit alle weiteren Stellglieder 8 und Isoliereinsätze 5 gemeinsam,
synchron verstellt. Für
den Zugang zur Verstelleinrichtung genügt eine einzige Öffnung im
Zapfenflansch 3, durch die das formschlüssige Verdrehteil in das äußere Ende
der betreffenden Gewindespindel 14, 15 eingeführt wird.
Nach dem Verstellen bzw. Einstellen der Isolierlänge der Randisolierung, gegebenenfalls unter
Nachmessen mit beispielsweise einer Tiefenlehre, wird diese einzige Öffnung im
Zapfenflansch 3 durch einen Verschlussstopfen, beispielsweise
in der Art des Verschlussstopfens 12 der 1 wieder
dicht verschlossen.
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Wie
aus den Ausführungsbeispielen
ersichtlich, ist als weiterer Vorteil der Erfindung hervorzuheben,
dass die meisten Bauarten peripher gebohrter Thermowalzen mit der
erfindungsgemäßen Randisolierung
nachgerüstet
werden können,
weil der Eingriff in den Zapfenflansch 3 lediglich das
Herausarbeiten von peripheren Aufnahmebohrungen mit geringen Querschnitten
erfordert und Veränderungen
lediglich an Stellen notwendig sind, die üblicher Weise keinerlei Funktionen
haben.
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Der
nicht verschiebbare Isoliereinsatz 5 ist aus einem thermisch
isolierenden Werkstoff, vorzugsweise Teflon oder ein Keramikmaterial,
und der verschiebbare Isoliereinsatz 5 ist vorzugsweise
aus nicht rostendem Stahl gefertigt, kann aber auch aus einem isolierenden
Material, wie beispielsweise Teflon, gefertigt sein.
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- 1
- Walzenkörper
- 2
- Temperierkanal
- 2a
- Temperierfluidzuführung
- 3
- Zapfenflansch
- 4
- isolierender
Längenbereich,
nicht verschiebbarer Isoliereinsatz
- 5
- Verschiebeelement,
verschiebbarer Isoliereinsatz
- 6
- Flansch
- 7
- Isolierraum,
Isolierspalt
- 8
- Stellglied,
Stellstab
- 9
- Gewinde
des Stellglieds
- 10
- Klemmspindel
- 11
- Klemme
- 12
- Verschlussstopfen
- 13
- Dichtung
- 14
- Hülse
- 15
- Gewindemutter
- 16
- Antriebsrad,
Ritzel
- 17
- Transmissionsglied,
Kette
- 18
- Verschlussplatte
- 19
- Isolierraum,
Isolierspalt