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Die
Erfindung betrifft eine Walze für
die Herstellung und/oder Bearbeitung von sehr dünnen Folien oder dergleichen,
mit einer außenseitig
drehbar gelagerten und insbesondere antreibbaren Achse und einem
auf der Achse drehfest abgestützten,
von einem Wärmetauschmedium
durchströmbaren
Doppelmantel, der einen Innenmantel, eine außenseitig darauf angebrachte
innere Stützstruktur
und einen auf dieser angebrachten Außenmantel aufweist.
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Aus
der Praxis sind derartige Walzen in verschiedenen Ausführungen
bekannt, die unter anderem auch für die Herstellung und/oder
Bearbeitung von sehr dünnen
Folien eingesetzt werden. Solche Walzen sind in der Regel als eine
Doppelmantelkonstruktion aufgebaut, bei der ein zumeist innengedrehter
oder gebohrter, bisweilen auch geräumter oder genuteter, Mantel
auf einen Innenkörper
mit Leitspiralen für
das Wärmetauschmedium
aufgeschrumpft oder verschweißt
ist.
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Durch
die im Walzenspalt auftretenden Kräfte ist die Verformung solcher
Walzen derart, dass die Walzen bogenförmig deformiert werden und
eine sogenannte Biegung bzw. Biegelinie auftritt, aufgrund derer
die Spaltdicke in der Walzenmitte deutlich größer ist als an den Rändern der
Walze.
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Da
die Verformung aufgrund der nur randseitigen Lagerung der Walze
in der Walzenmitte am größten, muss
bei allen bisher in der Praxis eingesetzten Systeme zum Ausgleich
solcher Verformungen auch ein entsprechend starker Ausgleich erfolgen.
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Bei üblichen
Einsatzzwecken derartiger Walzen wird eine aus einer Düse oder
einem Extruder kommende Kunststoffschmelze oder ein entsprechender
Kunststoffmaterialvortrag in einem Spalt zwischen zwei Walzen geglättet bzw.
kalandriert. Im Kalander wird ein Walzenspalt mit einer noch nicht vollplastifizierten
Kunststoffschmelze, beschickt, die somit zunächst plastifiziert und in weiteren
Spalten homogenisiert und auf eine Solldicke umgeformt wird. Beim
Glättwerksprozess
hingegen wird eine vollplastifizierte Kunststoffschmelze über eine
als Breitschlitzwerkzeug ausgebildete Düse unmittelbar an den Glättspalt
herangeführt.
Die Glättwalzen
bilden dabei einen möglichst
parallelen Spalt geringer Spaltdicke, durch den Folien mit möglichst
minimaler Dickentoleranz erzeugt werden sollen.
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Nachteilig
hierbei ist, dass neben den hohen Anforderungen an die Formstabilität der Walze
auch noch erhöhte
Ansprüche
an die Temperierbarkeit der Walzen gestellt werden, da die Beheizung
bzw. Kühlung
der Walzen zur Erzielung bestimmter , je nach Eigenart der verwendeten
Rohstoffe variierender, Folien- und Produkteigenschaften von besonderer
Bedeutung ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden und
eine Walze der eingangs genannten Art anzugeben, die bei guten Temperiereigenschaften
eine ausreichend hohe Formstabilität aufweist, um einen möglichst
parallelen Spalt mit geringer Spaltdicke zu gewährleisten.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine Walze für
die Herstellung und/oder Bearbeitung von sehr dünnen Folien oder dergleichen,
mit einer außenseitig
drehbar gelagerten und insbesondere antreibbaren Achse und einem
auf der Achse drehfest abgestützten,
von einem Wärmetauschmedium
durchströmbaren
Doppelmantel, der einen Innenmantel, eine außenseitig darauf angebrachte
innere Stützstruktur
und einen auf dieser angebrachten Außenmantel aufweist, wobei der
Innenmantel entweder mittig zwischen den äußeren Randbereichen der Achse
oder aber an zwei im gleichen Abstand zur Mitte der Achse angeordneten
Stellen auf der Achse abgestützt
ist und wobei an den äußeren Randbereichen
zwischen der Achse und dem Doppelmantel ein im unbelasteten Zustand
umfangsmäßig umlaufender
Spalt vorgesehen ist.
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Hierdurch
wird erreicht, dass die Walzenmitte nicht – wie bei üblichen Walzen – die Stelle
mit der größten Spaltabweichung
ist, sondern die Stelle mit der kleinsten Spaltabweichung bei mittiger
Abstützung
oder aber zumindest einer gegenüber üblichen Walzen
sehr stark verringerten Spaltabweichung bei zwei Abstützungen.
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Bei
zwei abgestützten
Stellen können
diese auf der Achse gleichmäßig zwischen
den äußeren Randbereichen
des Doppelmantels angeordnet sein, so dass jeweils ein Drittle der
Walzenlänge
seitlich der Abstützungen
und ein Drittel der Walzenlänge zwischen
den Abstützungen
vorgesehen ist.
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Dabei
kann jede auf der Achse abgestützte Stelle
als eine auf die Achse bezogen umfangsmäßig umlaufende flächige Abstützung ausgebildet
sein, so dass eine unabhängig
vom Drehwinkel gleichmäßige Abstützung gegeben
ist. Es kann aber auch eine in Umfangsrichtung gleichmäßige Abstützung mittels einer
Anzahl von entlang des Umfangs voneinander beabstandet angeordneter
vorgesehener Stützeinrichtungen
erfolgen.
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Erfindungsgemäß kann die
Stützstruktur
zwischen Innen- und Außenmantel
Stützelemente
aufweisen, die zumindest einen in etwa spiraligen Strömungskanal
zur geführten
Leitung des Wärmetauschmediums
bilden.
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Insbesondere
können
mehrere spiralige Strömungskanäle vorgesehen
und als eine mehrsträngige
Wendel ausgebildet sein, die entweder im Gleich- oder im Gegenstromprinzip
gestaltet sein können,
so dass eine optimale Temperiereigenschaft der Walze gegeben ist.
Dabei kann auch der Spiralabstand variabel ausgebildet sein, so
dass z. B. durch eine degressive Spirale mit sich verringerndem Spiralabstand
eine höhere
Strömungsgeschwindigkeit
des durch bereits erfolgte Wärmeaufnahme
bzw. -abgabe um eine Teil seiner Temperierfähigkeit reduzierten Wärmetauschmediums
zur Gewährleistung einer
entlang des Strömungsweges
einheitlichen Temperiereigenschaft bewirkt wird.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann
der Bereich zwischen der Innenfläche
des Doppelmantels und der Achse ebenfalls mit einem Wärmetauschmedium
durchströmbar
sein, so dass eine nochmals einheitlichere Temperierung der Walzer möglich ist.
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Um
einen lediglich einseitigen Anschluss für das Wärmetauschmedium zu erzielen,
und somit eine bessere Bedienbarkeit der Walze zu erreichen, kann
eine koaxiale Zu- bzw.
Ableitung des Wärmetauschmediums
vorgesehen sein.
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Erfindungsgemäß kann eine
Einrichtung zur Biegelinienkompensation vorgesehen sein, um somit auch
die ggf. verbleibenden minimalen Deformationen aufgrund der einsatzbedingten
Belastungen auszugleichen.
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Hierzu
können
die äußeren Randbereiche des
Doppelmantels gegenüber
der Lagerung der Achse separat gelagert sein und die relative Position der
Lagerungen von Achse einerseits und äußeren Randbereichen des Doppelmantels
andererseits kann auf die Achse bezogen radial veränderbar
sein. insoweit kann durch Verlagerung der Achs-Lagerungen die Spaltdicke
für die
Randbereiche der Walze eingestellt werden und bei Auftreten einer
Biegelinie diese durch Relativverlagerung der Lagerungen des Doppelmantels
kompensiert werden. Insoweit ist auch eine Anpassung der entsprechend
ausgerüsteten
Walze an die Biegelinie einer anderen, den Walzenspalt mitbildenden
Walze möglich.
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Vorteilhafterweise
können
die äußeren Randbereiche
zwischen der Achse und dem Doppelmantel jeweils durch zumindest
eine, insbesondere einstellbar ausgebildete, O-Ring-Abdichtung gegen Austritt des Wärmetauschmediums
gesichert sein, so dass jederzeit eine einfache und problemlose
Wartung oder Reparatur der Walze möglich ist.
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Weiterhin
können
der Innenmantel und der Außenmantel
durch zumindest eine O-Ring-Abdichtung gegen Austritt des Wärmetauschmediums
gesichert sein, wobei der Innenmantel und der Außenmantel jeweils mit einer
O-Ring-Nut versehen sind, in denen der O-Ring jeweils anteilig angeordnet
ist, so dass die Dichtwirkung nochmals verbessert wird.
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Die
O-Ringe können
dabei auf die Anforderungen des Wärmetauschmediums, z. B. Wasser oder Öl, und die
jeweiligen Einsatzparameter, wie z. B. Druck oder Temperatur, abgestimmt
sein.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung für die Herstellung und/oder
Bearbeitung von sehr dünnen
Folien oder dergleichen, mit zwei in geringem Abstand zueinander
angeordneten Walzen.
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Die
bereits eingangs beschriebene Aufgabe wird dadurch gelöst, dass
zumindest eine Walze erfindungsgemäß ausgebildet ist.
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Im
Folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel
der Erfindung erläutert.
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Die
einzige Figur zeigt eine Vorrichtung 1 für die Herstellung
und/oder Bearbeitung von sehr dünnen
Folien oder dergleichen, mit zwei in geringem Abstand zueinander
angeordneten und einen Walzenspalt 2 zwischen sich bildenden
Walzen 3.
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Dabei
sind sowohl die in der Zeichnung an oberer Stelle dargestellte Walze 3a als
auch die in der Zeichnung an unterer Stelle dargestellte Walze 3b jeweils
mit einer außenseitig
drehbar gelagerten und insbesondere antreibbaren Achse 4 und
einem auf der Achse 4 drehfest abgestützten Doppelmantel 5 versehen.
Der Doppelmantel 5 weist einen Innenmantel 6,
eine außenseitig
darauf angebrachte innere Stützstruktur 7 und
einen auf dieser angebrachten Außen mantel 8 auf und
ist von einem in der Zeichnung nicht dargestellten Wärmetauschmedium durchströmbar.
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Dabei
ist jeweils der Innenmantel 6 mittig zwischen den äußeren Randbereichen
der Achse 4 auf der Achse 4 abgestützt und
an den äußeren Randbereichen
der Walze 3 ist zwischen der Achse 4 und dem Doppelmantel 5 ein
im unbelasteten Zustand umfangsmäßig umlaufender
Spalt 9 vorgesehen ist.
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Die
in der Zeichnung an oberer Stelle dargestellte Walze 3b weist
eine Einrichtung zur Biegelinienkompensation auf, wobei die äußeren Randbereiche
des Doppelmantels 5 gegenüber der Lagerung 10 der
Achse 4 separat in Lagerungen 11 gelagert sind
und die relative Position der Lagerungen 10, 11 von
Achse 4 einerseits und äußeren Randbereichen des
Doppelmantels 5 andererseits auf die Achse 4 bezogen
radial veränderbar
ist. Dadurch kann sowohl die ggf. auftretende Biegelinie dieser
Achse 4 kompensiert werden und es ist ein Ausgleich der
Biegelinie der in der Zeichnung an unterer Stelle dargestellte Walze 3a möglich. Der
Walzenspalt 9 ist in einem solchen Fall zwar gewölbt, hat
aber eine über die
Spaltbreite einheitliche Spaltdicke.
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Alternativ
zu der in der Zeichnung dargestellten Anordnung kann der Innenmantel 6 auch
an zwei im gleichen Abstand zur Mitte der Achse 4 angeordneten
Stellen auf der Achse 4 abgestützt sein. Dabei können diese
zwei abgestützten
Stellen auf der Achse 4 gleichmäßig zwischen den äußeren Randbereichen
des Doppelmantels 5 angeordnet sein.
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Die
innere Stützstruktur 7 des
Doppelmantels 6 weist Stützelemente 12 auf,
die zumindest einen in etwa spiraligen Strömungskanal 13 zur
geführten
Leitung des Wärme tauschmediums
bilden. Dabei können
auch mehrere spiralige Strömungskanäle 13 vorgesehen
und als eine mehrsträngige
Wendel ausgebildet sein, um eine bessere Temperierfähigkeit der
Walze 3 zu gewährleisten.
Durch entsprechende Bohrungen im Innenmantel 6 der Walze 3 ist
auch der Bereich 15 zwischen der Innenfläche des
Doppelmantels 5 und der Achse 4 mit einem Wärmetauschmedium
durchströmbar.
Dabei tritt das Wärmetauschmedium
durch den seitlichen koaxialen Anschluss 15 ein und wird
nach Verlassen der inneren Achse 4 in den Bereich 15 zwischen
der Innenfläche des
Doppelmantels 5 und der Achse 4 geleitet. Über Bohrungen 16 im
Innenmantel 6 wird das Wärmetauschmedium in die Strömungskanäle und aus
diesen wieder heraus geführt
und verlässt
die Walze 3 dann wieder über den seitlichen koaxialen
Anschluss 15.
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Da
durch die zentrale Abstützung
des Doppelmantels 5 auf der Achse 4 eine Relativbewegung zwischen
Achse 4 und Doppelmantel 5 innerhalb der durch
den Spalt 9 vorgegeben Grenze erfolgen kann, sind die äußeren Randbereiche
der Walze 3 jeweils durch zwei zwischen der Achse 4 und
dem Doppelmantel 5, insbesondere einstellbar ausgebildete, O-Ring-Abdichtungen 17 gegen
Austritt des Wärmetauschmediums
gesichert, von denen die innere direkt am konischen Übergang
Achsstummels zur Ausbildung der inneren Achse angeordnet ist und
die Äußere im
Bereich des Zapfens eine einstellbare doppelte O-Ring-Abdichtungen 17b ist,
die neben ihrer Vorspannung noch über in der Zeichnung nicht
dargestellte Madenschrauben fein justiert werden kann.
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Ergänzend hierzu
ist der Innenmantel 6 und der Außenmantel 8 durch
zumindest eine O-Ring-Abdichtung 18 gegen Austritt des
Wärmetauschmediums
gesichert, wobei der Innenmantel 6 und der Außenmantel 8 jeweils
mit einer O-Ring-Nut 19 ver sehen sind, in denen der O-Ring
jeweils anteilig angeordnet ist.